【正文】 導(dǎo)葉水流角大，小開度時(shí)有負(fù)沖角的出現(xiàn)，此時(shí)選用正曲率導(dǎo)葉具有較小的阻力系數(shù)，損失較小。本次導(dǎo)葉翼型選用正曲率的翼型。因水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D1=5200mm，故在《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》非對(duì)稱導(dǎo)葉葉形斷面尺寸系列表中查出相關(guān)正曲率導(dǎo)葉尺寸作為參考。 非對(duì)稱導(dǎo)葉（正曲率） 相關(guān)參數(shù)值參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）參數(shù)符號(hào)數(shù)值（mm）D15200doDo5800mZo24m1aKa1fbrb1R1171cR2147c1R3340dL1430d1L2387eL817e1q25t10在繪制導(dǎo)葉布置圖中，所用到的參數(shù)如下：導(dǎo)葉分布圓直徑Do=5800mm；連接板長度LH=670mm；連桿長度LC=527mm，大耳柄控制環(huán)圓直徑Dy=4100mm；小耳柄控制環(huán)圓直徑Dc=4000mm。1）確定β與γ值 將導(dǎo)葉置于全關(guān)位置狀態(tài)，此時(shí)要求，否則可適當(dāng)調(diào)整連桿與拐臂的長度，在全關(guān)時(shí)，拐臂中心線與圓周切線夾角為，從而可確定出初始位置。2）確定大、小耳孔的位置及接力器行程 由上面的數(shù)據(jù)畫出導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖，圖中共取六個(gè)導(dǎo)葉開度，當(dāng)導(dǎo)葉位于某一個(gè)開度時(shí)，量取此時(shí)的導(dǎo)葉臂與連桿的夾角的值和連桿與控制環(huán)小耳孔圓周切線的夾角的值，連桿與圓周的交點(diǎn)即為小耳孔位置，然后以圓心為起點(diǎn)作過小耳孔的直線與圓周的交點(diǎn)即為相應(yīng)的大耳孔的位置。以導(dǎo)葉全關(guān)時(shí)大耳孔的位置為起點(diǎn)到各開度下大耳孔的位置的距離就是大耳孔的行程。 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)角度關(guān)系圖在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖中量取各個(gè)開度下的導(dǎo)葉運(yùn)動(dòng)關(guān)系值，根據(jù)所量取的參數(shù)值，分別作三條曲線、曲線，然后再檢查所做曲線的光滑性，以檢查導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)的均衡性。 導(dǎo)葉運(yùn)動(dòng)關(guān)系值（mm）010020007050373024221059897100105107 本設(shè)計(jì)選用正曲率導(dǎo)葉翼型，將所選翼型按比例放大至實(shí)際尺寸，在MDT中將平面翼型拉伸，與進(jìn)出口環(huán)面、頂蓋、底環(huán)等組成單導(dǎo)葉計(jì)算域，如下圖所示，并將幾何模型以igs格式輸出保存。 圖61 單周期導(dǎo)葉計(jì)算域?qū)⒛Ｐ蚷gs導(dǎo)入ICEM網(wǎng)劃分軟件，由于計(jì)算域幾何規(guī)則，故采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)計(jì)算域進(jìn)行離散劃分，調(diào)整網(wǎng)格質(zhì)量，最小角度達(dá)25度以上。圖62 單導(dǎo)葉網(wǎng)格劃分 cfxpre 前處理在cfx前處理中導(dǎo)入網(wǎng)格文件，建立“gv”計(jì)算域，并對(duì)進(jìn)出口、壁面等設(shè)置邊界條件如下：進(jìn)口：質(zhì)量流量，：靜壓，0pa邊壁：無滑移壁面條件，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù) 圖63 計(jì)算域邊界設(shè)置 cfx solver求解器對(duì)設(shè)置好的計(jì)算域完成計(jì)算，計(jì)算殘差達(dá)到，結(jié)果收斂。 在cfx post中提取流動(dòng)域的流線、壓力分布等對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析 64 單導(dǎo)葉域流線分布上圖可以看出，整個(gè)計(jì)算區(qū)域流線分布均勻流暢，在最優(yōu)工況無漩渦亂流等，流速從進(jìn)口到出口對(duì)過流斷面面積的減小而增加。 圖64 導(dǎo)葉 （a）背面壓力 （b）正面壓力 65 導(dǎo)葉正背面壓力分布從圖65可以看出，葉片正背面壓力分布均勻，正面壓力明顯高于背面壓力，背面靠近頭部位置壓力較低。 圖 66 50%葉高上壓力分布圖66可以看出，所計(jì)算工況的壓力最高點(diǎn)靠近導(dǎo)葉頭部，圖中紅色高壓點(diǎn)對(duì)應(yīng)為駐點(diǎn)位置，速度接近 0。7. 總結(jié)本次設(shè)計(jì)任務(wù)為劉家峽2號(hào)機(jī)水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和CFD分析，歷時(shí)4個(gè)月，基本路線為：總裝配圖—導(dǎo)葉布置圖—導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配圖—控制環(huán)零件圖—單周期導(dǎo)葉內(nèi)部流動(dòng)的CFD分析。在這次設(shè)計(jì)中，我的收獲頗豐，由零散的知識(shí)由點(diǎn)及面，逐步摸索和翻書查資料，到形成一個(gè)完整的知識(shí)體系和結(jié)構(gòu)大綱。首先通過查閱相關(guān)資料，了解自己所要設(shè)計(jì)的水輪機(jī)的相關(guān)內(nèi)容，然后通過一步步的設(shè)計(jì)，了解到對(duì)于一個(gè)水輪機(jī)來說，各個(gè)部件的設(shè)計(jì)目的和功用，然后達(dá)到對(duì)四年所學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通。這個(gè)過程中雖有很多不懂的地方，但通過向廖老師和師兄師姐詢問，答疑解惑，加上自己的一點(diǎn)點(diǎn)查閱相關(guān)資料和思考，更多的是學(xué)到了很多課本上沒有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)待設(shè)計(jì)工作的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。這對(duì)我以后進(jìn)一步的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)工作起到了很重要的作用。在CFD軟件學(xué)習(xí)過程中，我通過對(duì)單周期導(dǎo)葉內(nèi)部流動(dòng)的CFD分析，了解了從建模到網(wǎng)格劃分再到CFX前處理、計(jì)算和結(jié)果提取的整個(gè)過程，最然中途碰到許多困難，甚至有一度停滯不前，但幸而有老師的督促指導(dǎo)和師兄師姐的細(xì)心輔導(dǎo)，使得我最終得以順利完成CFD軟件的初步學(xué)習(xí)。從這件事情上，我學(xué)到了對(duì)待學(xué)習(xí)生活應(yīng)有的正確態(tài)度，“面對(duì)它，正視它，然后解決它”，相信在以后的學(xué)習(xí)中我會(huì)再接再厲，虛心請(qǐng)教，爭(zhēng)取更大的進(jìn)步。 致謝首先非常感謝本次設(shè)計(jì)過程中*老師和師兄師姐對(duì)我的諸多幫助！沒有老師的悉心教導(dǎo)和師兄師姐的輔導(dǎo)解惑，我想本次的設(shè)計(jì)很難如此得以順利完成。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，受益匪淺，也看到了更多自身的不足。有知識(shí)方面的，也有生活態(tài)度方面的，但看到問題，正視問題，然后改正問題，正是老師和大學(xué)四年的學(xué)習(xí)經(jīng)歷教導(dǎo)我們的。我也會(huì)遵循這一原則，提高自身，更加端正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，在學(xué)習(xí)和生活方面都更上一層樓。與此同時(shí)，本次任務(wù)中對(duì)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)，也讓我對(duì)設(shè)計(jì)工作有一種油然而生的尊敬感。對(duì)待一份工作，尤其是設(shè)計(jì)的作品是要經(jīng)得起“雨打風(fēng)吹”的考驗(yàn)，更加為自己的工作感到自豪，也更加不敢懈怠。這是一個(gè)成長的過程，從剛?cè)雽W(xué)對(duì)本專業(yè)的皮毛了解到一點(diǎn)一滴的知識(shí)融會(huì)貫通，經(jīng)過四年最后再到最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)，整個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)的建立，終于全面了解學(xué)的東西，也更加明白要學(xué)的還有很多很多。相信在以后的學(xué)習(xí)工作中，我也會(huì)帶著這份心存尊敬和嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)去面對(duì)困難，解決困難，做好每一件事情。同時(shí)感謝大學(xué)四年每一位諄諄教導(dǎo)我的老師和給予我?guī)椭惆槲页砷L的每位同學(xué)，謝謝你們，也謝謝自己為四年的大學(xué)生活畫上一個(gè)完美的句號(hào)！ 參考文獻(xiàn)[1] 劉大愷. 水輪機(jī)(第三版). 中國水利水電出版社,1996[2] 哈爾濱大電機(jī)研究所. 水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第一部分）.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1975[3] 張克危. 流體機(jī)械原理(上冊(cè)). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2000[4] .《動(dòng)力工程》第13卷第1期,1993[5] 譚叔楠，.《東方電機(jī)》第2期，1998[6] 天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所. : 科學(xué)出版社,1978[7] Experimental investigation of added mass effects on a Francisturbine runner in still water. . 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