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上海启策动力测试设备有限公司
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(cegongji就是测功机的拼音)
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水力测功机工作中的应用 |
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测功机是用来测量内燃机、涡轮机等动力机的功率的设备，功率是评定动力 机性能的重要参数，通过测量功率从而评价动力机的工作能力、经济性和可靠性 等参数。常见的有水力测功机、电涡流测功机、电力测功机等，因水力测功机具 有结构简单，操作容易，调节性能好，工作平稳等特点，用途较广。然而目前针 对水力测功机的研究主要集中在控制系统的智能化和精确化以及实验平台的搭 建上，而对于水力测功机的结构及其内部流场的状况的研究还较少。因此了解其 内部流场变化及各参数之间的 测功机是用来测量内燃机、涡轮机等动力机的功率的设备，功率是评定动力 机性能的重要参数，通过测量功率从而评价动力机的工作能力、经济性和可靠性 等参数。
常见的有水力测功机、电涡流测功机、电力测功机等，因水力测功机具 有结构简单，操作容易，调节性能好，工作平稳等特点，用途较广。然而目前针 对水力测功机的研究主要集中在控制系统的智能化和精确化以及实验平台的搭 建上，而对于水力测功机的结构及其内部流场的状况的研究还较少。因此了解其 内部流场变化及各参数之间的关系是一个值得关注的问题。
近年来，计算机技术的大规模应用解决了很多工程上的问题，也使得流体机 械的数值模拟成为可能，大大提高了设计效率，而且还可以很直观的了解测功机 内部的流动情况。 本文考虑水力测功机实物搭建的不可行性，采用仿真模拟的方法对水力测功 机内部流场情况进行模拟，首先对水力测功机内部水流的湍流状态和内部流体的 理论模型进行分析，然后用 UG 建模软件建立水力测功机的定子与转子模型，导 入 Fluent 软件进行流场分析，提取参数，用回归分析方法找出各个参数之间的关 系，为水力测功机的设计提供依据。
（1）根据所要研究的水力测功机结构建立三维模型，并导入 Fluent 软件进 行数值模拟，根据湍流模型的特性选择合适的参数和计算方法完成仿真计算。
（2）改变所要研究的水力测功机转子与定子的叶片角度，选择角度值的变 化范围为 30°—90°，再分别建模模拟其内部转子与定子之间的水流场的变化， 根据变化的结果改变叶片角选取的疏密，从而得到九组不同叶片角的流场模拟结 果和吸功值。保证每一个叶片角度不变时，改变流入水力测功机的水流温度，温 度为 298K、310K、320K，再次对其流道模型进行网格划分和模拟仿真，得到 27 组数据。
（3）数值模拟结果的回归分析 根据水力测功机在各种情况下的内部流场模拟结果，可以得出其速度梯度云图、静压力云图，关键结构的静压力云图、速度矢量图和扭矩吸收值。通过回归分析法中的线性回归分析和曲线回归分析两种情况得出水力测功机吸收扭矩与 叶片角度和水流温度之间的关系，优先选择叶片角度 55°和水流温度 310K。最后用仿真模拟方法验证回归分析结果是否合理。 关系是一个值得关注的问题。 近年来，计算机技术的大规模应用解决了很多工程上的问题，也使得流体机 械的数值模拟成为可能，大大提高了设计效率，而且还可以很直观的了解测功机内部的流动情况。 本文考虑水力测功机实物搭建的不可行性，采用仿真模拟的方法对水力测功 机内部流场情况进行模拟，首先对水力测功机内部水流的湍流状态和内部流体的 理论模型进行分析，然后用 UG 建模软件建立水力测功机的定子与转子模型，导入 Fluent 软件进行流场分析，提取参数，用回归分析方法找出各个参数之间的关系，为水力测功机的设计提供依据。
（1）根据所要研究的水力测功机结构建立三维模型，并导入 Fluent 软件进 行数值模拟，根据湍流模型的特性选择合适的参数和计算方法完成仿真计算。
（2）改变所要研究的水力测功机转子与定子的叶片角度，选择角度值的变 化范围为 30°—90°，再分别建模模拟其内部转子与定子之间的水流场的变化， 根据变化的结果改变叶片角选取的疏密，从而得到九组不同叶片角的流场模拟结 果和吸功值。保证每一个叶片角度不变时，改变流入水力测功机的水流温度，温度为 298K、310K、320K，再次对其流道模型进行网格划分和模拟仿真，得到 27 组数据。
（3）数值模拟结果的回归分析 根据水力测功机在各种情况下的内部流场模拟结果，可以得出其速度梯度云 图、静压力云图，关键结构的静压力云图、速度矢量图和扭矩吸收值。通过回归分析法中的线性回归分析和曲线回归分析两种情况得出水力测功机吸收扭矩与 叶片角度和水流温度之间的关系，优先选择叶片角度 55°和水流温度 310K。最后用仿真模拟方法验证回归分析结果是否合理。 |
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