一种针对混流式水轮机在空载启动过程的分析方法技术

本申请公开了一种针对混流式水轮机在空载启动过程的分析方法，步骤包括：构建全计算域三维模型并获取混流式水轮机的三维数值模拟数据；对全计算域三维模型进行网格划分，得到划分结果；根据划分结果得到计算网格；根据计算网格得到时变边界条件；根据三维数值模拟数据和时变边界条件完成对混流式水轮机的力特性和能量损失的分析。本申请以计算流体动力学为手段，采用充分符合混流式水轮机空载启动过程实际情况的时变边界条件，依靠转子动力学方程实现混流式水轮机开机过程转轮转速的实时更新，以较高精度实现对混流式水轮机空载启动过程的瞬态数值模拟。动过程的瞬态数值模拟。动过程的瞬态数值模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种针对混流式水轮机在空载启动过程的分析方法


[0001]本申请涉及水轮机
领域，具体涉及一种针对混流式水轮机在空载启动过程的分析方法。

技术介绍

[0002]目前，新型电力系统将以最大化消纳间歇性新能源如风能、太阳能为主要任务，这使得水电机组将更加频繁的参与电力系统中的调峰、调频中，水轮机将经历更多水力特性及其复杂的过渡过程，这对机组安全稳定运行提出了更加苛刻的挑战。特别地，确保水轮机能够快速、稳定、可靠地启动不仅是水轮机发挥其调峰、调频功能的先决条件，也是衡量水轮机性能的重要指标，对于进一步提升水轮机的研发、设计水平具有重要的现实意义。
[0003]而当下的大中型水电机组较多采用了混流式结构，混流式转轮作为水轮发电机组中的核心部件，在开机过渡过程中转轮将面对流场剧烈变化，随之带来了转轮受力、转矩等参数剧烈波动的问题，这些参数的剧烈波动会影响混流式水轮机的快速开机响应、缩短混流式水轮机的使用寿命。小浪底电站6号机组在投入运行仅6个月后，发现13个叶片全部产生了穿透性裂纹，最终通过了数年时间才发现机组在开机启动过程中存在着超出常规本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对混流式水轮机在空载启动过程的分析方法，其特征在于，步骤包括：构建全计算域三维模型并获取混流式水轮机的三维数值模拟数据；对所述全计算域三维模型进行网格划分，得到划分结果；根据所述划分结果得到计算网格；根据所述计算网格得到时变边界条件；根据所述三维数值模拟数据和所述时变边界条件完成对混流式水轮机的力特性和能量损失的分析。2.根据权利要求1所述的针对混流式水轮机在空载启动过程的分析方法，其特征在于，所述全计算域三维模型包括：蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮和尾水管。3.根据权利要求2所述的针对混流式水轮机在空载启动过程的分析方法，其特征在于，得到所述划分结果的方法包括：对所述蜗壳、所述固定导叶、所述转轮和所述尾水管区域进行高质量结构化网格划分；对所述活动导叶区域进行非结构网格划分。4.根据权利要求3所述的针对混流式水轮机在空载启动过程的分析方法，其特征在于，得到所述计算网格的方法包括：设置湍流模型、定工况边界条件，对开机启动过程起始导叶开度下的初始计算域进行网格无关性验证，得到验证结果；根据所述验证结果，得到所述计算网格。5.根据权利要求1所述的针对混流式水轮机在空载启动过程的分析方法，其特征在于，所述三维数值模拟数据包括：空载启动过程下混流式水轮机的活动导叶运动方式、动网格更新方法、转轮的转速、转轮力矩、所受各方向的力和叶片压力场数据。6.根据权利要求4所述的针对混流式水轮机在空载启动过程的分析方法，其特征在于，所述无关性验证的方法包括：分别构建细密网格、中等网格和粗糙网格；计算的近似相对误差e
a
，推相对误差e
ext
以及网格收敛指数：以及网格收敛指数：式中，φ为计算选择的关键变量、r为网格加密因子、p为定点...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙龙刚，唐逸超，郭鹏程，李颜雁，范文睿，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：