考虑稳定性控制和流固耦合效应的混流式转轮优化设计方法研究

项目名称： 考虑稳定性控制和流固耦合效应的混流式转轮优化设计方法研究

项目编号： No.51379174

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 水利工程

项目作者： 罗兴锜

作者单位： 西安理工大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 增加对水力稳定性的控制措施以及兼顾叶片的流场、强度性能是转轮优化设计发展的趋势。本研究以混流式转轮为对象，通过大涡模拟湍流模型研究转轮几何特征与水轮机水力不稳定源之间的联系规律，并提出有效避免或抑制水轮机运行不稳定源的优化设计变量约束原则；采用流固耦合数值计算以及全局灵敏度分析方法，研究揭示转轮设计变量与不同运行工况下考虑流固耦合效应所得到的水轮机能量、空化以及强度性能参数之间的关系，根据研究结果，在转轮流场、强度并行优化设计过程中，提出针对不同运行工况的流固耦合解耦方法，并建立相应的转轮流场、强度性能求解策略；以建立的求解策略为基础，引入泛函距离空间的概念建立转轮多工况性能评价模型，并结合多目标粒子群优化算法和抑制水力不稳定源的设计变量约束原则，最终建立能兼顾不同工况性能的混流式转轮流场、强度并行优化设计系统。该研究将为水轮机水力、强度及稳定性性能的提高提供理论基础和实践指导。

中文关键词： 混流式转轮；多学科；优化设计；流固耦合；全局灵敏度

英文摘要： Increasing control measures of turbine's hydraulic stability and considering the hydraulic and strength performance of a runner are the development trend of a runner optimal design.Francis turbine's runners are taken as the object of this research. Based

英文关键词： Francis runner；Multidiscipline；Optimization design；Fluid-structure interaction；Global sensitivity