较准确的预估水轮机内部的压力脉动;标准k-ε模型由于没有考虑流体微团旋转对流动的影响,针对压力脉动的数值模拟与实验相比有较大误差;Reynoldsk-ε模型考虑到流体微团旋转的影响,可以定性的分析出水轮机全流道压力脉动特征[24]。在计算机性能有限时,研究多釆用RNGk-ε湍流模型和SIMPLEC算法,随着计算机硬件水平的发展,研究者们开始尝试使用更加精细的湍流模型。2008年,彭玉成、张克危等通过STAR-CD求解器和分离涡模拟对三峡左岸电厂6F机组全流道进行非定常数值模拟,分析小开度工况异常振动的原因,数值模拟结果表明,可以采用动态CFD方法分析、预估小开度工况的振动[25]。目前,基于全三维湍流数值计算可以模拟得到水轮回流、脱流、二次流等引起机组振动、效率下降的现象,以此优化设计,提高水轮机的性能。近年来,流体动力学分析软件CFD被人们越来越多的应用于流场内部水力模型的研究中。上个世纪末期,流体数值模拟计算已经广泛应用在石油化工、航空航天等各行各业,这种数值计算理论为工程实践提供了较为可靠的理论基础。国内在流体机械的理论和实践方面做了许多研究,成功的开发了一些优秀的水轮机转轮,获得了丰硕的成果。中国水利水电科学研究院设计出的水轮机模型效率目前已可达到94%以上。随着三峡工程的技术引进,我国在水力发电项目上一直保持着和先进的国外公司合作,东方电气和哈尔滨电机厂分别通过引进国外有关公司的流体动力学分析软件CFX-TASCFlow及其配套设备,并在实践中用于转轮的水力设计,目前已完成对丹江口、东江等一些老水电站的项目改造工程,经过优化设计的转轮流道性能有了较大提升。目前,CFD技术不仅应用在老电站和泵站的改造工程,更广泛的应用在新建电站和泵站的前期论证工作,为新建电站研发出水力性能更优的水力模型减少了前期实验成本。CFD技术已经被运用于溪洛渡、三峡右岸等电站的前期论证工作。
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