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水轮机活动导叶调节运动动态绕流的大涡模拟

黄剑峰  张立翔  郭亚昆  
【摘要】:为探索上游管道系统水力暂态和水轮机暂态过程耦合的机理,基于三维非定常不可压缩黏性流体的N-S方程,采用浸入边界法(IBM)处理活动导叶运动产生的动边界,大涡模拟(LES)的亚格子应力(SGS)使用Smagoringsky-Lilly动态模型,精细模拟了槽道中混流式水轮机活动导叶关闭过程中产生的动态绕流,捕捉了导叶动态绕流的压力和尾迹结构及其随时间变化的规律.结果表明:活动导叶的调节运动动态绕流将产生大量复杂的瞬态流动结构,其向上在管道系统中诱发水击波动,向下影响转轮叶道中的暂态特性.基于Smagoringsky-Lilly动态SGS模型的LES-IBM方法可有效地模拟高雷诺数下活动导叶关闭运动与叶道湍流之间的相互作用过程,揭示水轮机调节过程中活动导叶动态绕流尾迹结构产生的机制及其向下游方向的演化特性.

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