液力透平参数设置与网格数优化研究

本章选取表5⁃1所列液力透平为研究对象，首先利用软件Gambit采用非结构网格对建立好的模型进行网格无关性的研究，经研究发现：添加导叶后，当整个流场的总网格数大于450万时，液力透平的效率在小于0.45%的范围内变化，因此当网格数大于450万时比较合适。划分该模型的总网格单元数为4527073，而面单元数为9311714。网格划分好之后进行边界条件的设置和流场计算：液力透平的进口边界被设置为速度进口，出口边界被设置为压力出口，蜗壳和导叶以及导叶和叶轮之间的交界面被设置为interface；在液力透平的各个过流部件内设置一系列监测点，如图6⁃11所示。

图6⁃11 过流部件内压力监测点

为了减少计算时间，首先利用ANSYS软件进行定常计算，采用了基于压力的求解器，设置计算的收敛标准为10^-5，选用介质为清水，然后采用SIMPLEC算法做相应的计算，湍流模型被选为SSTk-ω湍流模型；定常数值计算收敛之后，以定常数值计算的收敛结果作为非定常数值计算的初始条件，非定常计算的时间步长被设置为0.000172s，时间总长被设为0.22704s，在每个时间步长内叶轮转动3°，叶轮总共旋转11圈。如图6⁃12所示为监测点3a处的压力脉动时域图，由图6⁃12可知后6圈的压力脉动较为稳定，因此本章取后6圈的计算结果进行研究。(www.xing528.com)

图6⁃12 监测点3a处的时域图