中高比转速轴流式水轮机水力模型方案的开发研究的开题报告

中高比转速轴流式水轮机水力模型方案的开发研究的开题报告开题报告一、选题背景由于水力发电具有清洁、环保等诸多优点，因此在国家能源发展中一直占有重要的地位。而水轮机作为现代水力发电机组中最常用的机械能转换器，其转速与水头之间的关系是非常重要的。掌握水轮机转速与水头之间的关系，可以对机组进行稳定运行、自动调节等工作提供帮助。因此，开发一种中高比转速轴流式水轮机水力模型方案，对优化水轮机设计和提高机组运行效率有着重要的意义。二、研究内容本课题的研究内容主要包括以下几个方面：1.现有中高比转速轴流式水轮机的基本结构和工作原理分析。2.中高比转速轴流式水轮机的水力模型方案设计，包括计算水轮机的叶片尺寸、尾水管和进口导流管的设计等。3.利用CFD软件对水力模型进行仿真分析，得出水轮机叶轮的流场分布、压力分布等参数。4.通过实验对水力模型进行验证，比对实验结果和仿真结果，验证仿真结果的准确性。5.对水力模型进行优化，提高水轮机的转速、效率和稳定性。三、研究意义1.中高比转速轴流式水轮机的研究可以掌握水轮机转速与水头之间的关系，对机组进行稳定运行、自动调节等工作提供帮助。2.掌握水轮机叶轮的流场分布、压力分布等参数可以优化水轮机设计，在设计过程中对叶轮进行校正和优化，提高水轮机效率。3.通过实验对水力模型进行验证，可以验证仿真结果的准确性，为以后的水力模型研究提供经验。四、主要研究方法本课题采用的主要研究方法为仿真分析和实验验证相结合。通过对水轮机的结构和工作原理进行分析，设计符合中高比转速轴流式水轮机要求的水力模型方案。利用CFD软件进行仿真分析，得出水轮机叶轮的流场分布、压力分布等参数。通过实验对水力模型进行验证，比对实验结果和仿真结果，验证仿真结果的准确性。最后对水力模型进行优化，提高水轮机的转速、效率和稳定性。五、预期成果与进度安排本研究预期将得到以下成果：1.中高比转速轴流式水轮机水力模型方案，包括设计图纸、技术说明书等。2.中高比转速轴流式水轮机叶轮的流场分布、压力分布等参数数据，及其对水轮机性能的影响分析。3.水力模型仿真结果和实验结果的比对分析。4.水力模型优化方案，提高水轮机的转速、效率和稳定性。进度安排如下表：|时间节点|研究进展||------------|------------||第1-2个月|现有中高比转速轴流式水轮机的基本结构和工作原理分析||第3-5个月|中高比转速轴流式水轮机的水力模型方案设计，包括计算水轮机的叶片尺寸、尾水管和进口导流管的设计等||第6-9个月|利用CFD软件对水力模型进行仿真分析，得出水轮机叶轮的流场分布、压力分布等参数||第10-12个月|通过实验对水力模型进行验证，比对实验结果和仿真结果，验证仿真结果的准确性||第13-15个月|对水力模型进行优化，提高水轮机的转速、效率和稳定性||第15-18个月|撰写论文、准备答辩材料||第19-20个月|答辩|六、参考文献1.田福平,戴金来,王翔.中高比转速轴流式水轮机的流体机械性能[J].运行图解大师,2019(1):13-18.2.陈海华,徐荣仑,张大伟.中高比转速轴流式水轮机的叶片三维造型优化[J].农业技术通讯,2019(16):