保温钢管由涡带而产生的压力脉动的模拟结果较为准确

2022/05/12

　数值模拟计算与真机监测的压力脉动主频结果也相吻合大流量工况工况数值计算结果与监测结果对比，无论是波形还是压力脉动的主频都存在着较大差距小结通过数值模拟计算与原型机监测结果的对比可以看出：所采用的凿流模型对于计算小流量工况时，聚氨酯保温钢管由涡带而产生的压力脉动的模拟结果较为准确，并且通过对流态的分析证实了对监测数据的分析结果，导致号机组在有功为时压力脉动值偏大的原因确实是由于尾水管内涡带造成的，利用该方法还可预测当电站水头升高后由尾水管内涡带造成的机组不稳定工况区的分布情况。
　　但该计算方法还有一定的不足，还有待进一步分析轴流式水轮机非定常三维温流的数值计算计算方法和计算区域在轴流式水轮机非定常三维湍流的数值计算究中，采用非定常的二阶隐式算法，湍流模型采用标准双方程流模型，壁面处采用标准壁面函数处理。非定常计算采用双重时间步法，双重时间步法在非定常控制方程中引入虚拟时间步项。在计算过程中，聚氨酯保温钢管采用时间追赶两次选代求解的思想。即利用物理时间步进行追赶计算求真实解，但在每一物理时间步内部，则利用虚拟时间步进行选代求解，直至收敛。其优点为采用隐式方法，物理时间步长可以取很大值，且在定常流动计算过程中所使用的方法如当地时间法，多重网格法等都可以应用到虚拟时间步迭代计算过程中，以进一步加速收敛。
　　控制方程在时间和空间上都进行离散。空间离散使用有限体积法将控制方程转化为可计算的代数方程，有限体积法是在每个计算单元上对控制方程进行积分，离散后的方程体现了在每一个计算单元上的流场参数，时间离散包括每一项在一个时间步长内不同方程的积分。压力项采用二阶差分格式，其他项采用二阶迎风差分格式，代数方程求解时采用亚选代，频谱分析采用快速傅立叶变换在非定常计算中，应用了三维全流道计算的方法，计算了包括从蜗壳的进口到尾水管出口的整个流道采用了两个网格滑移面，分别在转轮进口前和转轮出口后。形成了转轮流场与活动导叶流场及转轮流场与尾水管流场间的动静干涉。在计算过程中，每个时间步长转轮部分的网格转图计算区城示意图动一定的角度，在每一个时间步长上得到湍流稳态解。所有时刻的稳态解构成了非定常解即整个流道的压力和速度随时间变化的过程，从而计算出聚氨酯保温钢管多部件流场的压力脉动一般在对样本值数列进行分析时，可利用快速傅立叶变换进行频谱分析，了解振幅频率特性。在研究中，即对水轮机内几个量测点的压力脉动样本值数列进行了变换，得到了各个点的压力脉动频谱图，以此分析水轮机内压力脉动的特性，频谐图中，横坐标为频率值，纵坐标为各个频率值对应的压力脉动幅值，通过观察压力脉动幅值大的点。