[发明专利]一种涡轮发电机流道结构优化的分析方法

说明书

本发明涉及一种涡轮发电机流道结构优化的分析方法，该方法根据已有的模型确定涡轮、导轮的叶片基本结构参数，利用三维软件建立涡轮、导轮的三维模型及相关计算域模型，利用流体仿真软件对涡轮及流道进行流场数值模拟，分析涡轮与导轮的不同结构参数对涡轮性能的影响。本发明基于流场分析，采用CFD技术，筛选出影响涡轮性能的显著参数并进行参数匹配优化，从而对涡轮及导轮叶型结构进行改进设计，通过对比分析，得出最优组合，实现以较短的周期，较少的人力物力，得到涡轮结构方面的最佳匹配方案。

技术领域

本发明涉及一种涡轮发电机流道结构优化的分析方法。

背景技术

现有国内的随钻测量通常使用涡轮发电机进行循环发电，为了保障较高的钻井效率，对于大功率、高效率的涡轮发电机进行流道结构研究是很有必要的。目前对涡轮发电机的研究手段主要通过实验进行，由于涡轮发电机规格各异，单一对某规格涡轮发电机所获得实验结果，不具备较好的通用性，因此对不同规格的涡轮发电机进行实验，需要花费大量的人力物力。因此有必要采用仿真方式对涡轮发电机流道进行结构优化，以较短的周期，较少的人力物力，得到涡轮结构方面的最佳匹配方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种涡轮发电机流道结构优化的分析方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种涡轮发电机流道结构优化的分析方法，具有以下步骤：

(1)、对涡轮模型结构特征进行简化处理并抽取流道；

(2)、利用hypermesh对抽取的流道计算域模型进行网格划分，其中导轮进口流域和涡轮进口流域采用结构化的六面体网格，导轮叶片流域和涡轮叶片流域采用非结构化的四面体网格，并且在叶片处进行加密处理，使用mesh quality功能对各个模型的网格进行质量检查；

(3)、由于在实际工作中，导轮是固定的而涡轮是旋转的，因此选择合适的分析模型-MRF，将模型分域成旋转域和静止域；

(4)、设定输入工况，包括涡轮的转速和流体的流量；

(5)、设定输出文件，包括压力云图和速度云图；

(6)、计算求解；求解计算全流道模型在不同转速下的压力云图、速度云图；

(7)、重复以上步骤计算不同的工况；

(8)、根据涡轮叶片的压力云图、速度云图，改变叶片的螺旋升角、叶片厚度，重新提交计算比较分析涡轮发电机的输出性能。

进一步地，步骤(2)中，采用CFD技术对划分网格后的计算域模型进行流场数值模拟，研究导轮与涡轮的主要结构参数：包括螺旋升角、旋转角、叶片厚度分别对涡轮性能的影响。

由于在CFD中，只有设定了正确的边界条件才能求解出流场问题的解，因此设置具体的边界条件如下：Z轴为旋转轴，X轴为旋转方向。

本发明的有益效果是：本发明基于流场分析，采用CFD技术，筛选出影响涡轮性能的显著参数并进行参数匹配优化，从而对涡轮及导轮叶型结构进行改进设计，通过对比分析，得出最优组合，实现以较短的周期，较少的人力物力，得到涡轮结构方面的最佳匹配方案。

具体实施方式

一种涡轮发电机流道结构优化的分析方法，具有以下步骤：

(1)、对涡轮模型结构特征进行简化处理并抽取流道；

(2)、利用hypermesh对抽取的流道计算域模型进行网格划分，其中导轮进口流域和涡轮进口流域采用结构化的六面体网格，导轮叶片流域和涡轮叶片流域采用非结构化的四面体网格，并且在叶片处进行加密处理，使用mesh quality功能对各个模型的网格进行质量检查；