[发明专利]一种基于数值计算的水力机械性能分析方法

说明书

本发明涉及一种基于数值计算的水力机械性能分析方法，属于水力机械技术领域。根据实际水力机械照片建立模型，划分网格，确定边界条件，进行数值模拟得到模拟结果；采用Tecplot软件对得到的模拟结果获得最基本物理量关于速度、压力的速度云图和压力云图；获得空泡体积分数等值线云图，对产生空化的部位进行预测和分析原因；获得涡结构等值线云图，对产生涡的区域进行预测和分析原因；获得熵产云图，对水力损失较大的区域进行预测和分析原因。本发明对实际工程中，提高水力机械的效率、降低空化、提高机组的稳定性具有重大意义。

技术领域

本发明涉及一种基于数值计算的水力机械性能分析方法，属于水力机械技术领域。

背景技术

对于水力机械来说，可以通过理论求解、实验研究、CFD数值模拟获得水力机械内部流动的特性。理论求解方法能比较深刻的认识现象的本质规律，但是对流动的机理研究的还不够充分，难以考虑到工程应用中的所有相关因素对流动的影响以及各因素之间的相互影响，因此在工程应用中收到一定限制。由于水力机械自身结构的复杂性使得实验成本昂贵、周期长、工作量大，同时还受测量方法和测量仪器等外部因素的限制，实验达不到完全精确的水平。而数值模拟方法是随着计算机和计算机方法的发展而出现的一种新方法。数值模拟已经能够为工程应用的提供基本可靠的指导。如何分析水力机械的模拟结果就显得及其重要。水力机械的模拟结果经过系统的分析之后，对于快速评估水力机械的稳定性，减少空化、提高水轮机的效率有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种基于数值计算的水力机械性能分析方法。本发明对实际工程中，提高水力机械的效率、降低空化、提高机组的稳定性具有重大意义。本发明通过以下技术方案实现。

一种基于数值计算的水力机械性能分析方法，其包括以下步骤：

步骤1、根据实际水力机械照片建立模型，划分网格，确定边界条件，进行数值模拟得到模拟结果；

步骤2、采用Tecplot软件对步骤1得到的模拟结果获得最基本物理量关于速度、压力的速度云图和压力云图；

步骤3、采用Tecplot软件获得空泡体积分数等值线云图，对产生空化的部位进行预测，并分析在步骤2得到的速度、压力最基本物理量，得出在该部位产生空化可能的原因；

采用Tecplot软件获得涡结构等值线云图，对产生涡的区域进行预测，并分析在步骤2得到的速度、压力最基本物理量，得出在该部位产生涡可能的原因；

采用Tecplot软件获得熵产云图，对水力损失较大的区域进行预测，并分析在步骤2得到的速度、压力最基本物理量，得出在该部位水力损失较大可能的原因。

本发明的有益效果是：

本发明通过对模拟模型的速度、压力进行取图分析，然后对速度、压力所衍生的空泡体积分数等值线图、涡结构等值线云图以及熵产进行分析，可以预测空化的部分、涡的区域以及水力损失较大的区域。本发明对实际工程中，提高水力机械的效率、降低空化、提高机组的稳定性具有重大意义。

附图说明

图1是本发明数值模拟得到全流道网格图；

图2是本发明转轮子午截面通过商业软件Tecplot得到的速度云图；

图3是本发明转轮子午截面通过商业软件Tecplot得到压力云图；

图4是本发明空泡体积分数为95%的等值线云图；

图5是本发明涡结构等值线云图；

图6是本发明熵产云图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

该基于数值计算的水力机械性能分析方法，其包括以下步骤：

步骤1、根据实际水力机械照片建立模型，划分网格，确定边界条件，进行数值模拟得到模拟结果；具体为：