Tính Toán Thiết Kế Và Mô Phỏng Thủy Lực Cho Máy Thủy Lực Ly Tâm
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Bộ Môn Máy Và Tự Động Thủy Khí
Ngành Máy Thủy Khí
Viện Cơ Khí Động Lực
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
1 Đề Tài:
Tính Toán Thiết Kế Và Mô Phỏng Thủy Lực Cho Máy Thủy Lực Ly Tâm
2 Các Số Liệu Ban Đầu
- Lưu lượng 0.05 m/s
- Cột áp: H= 9m chế độ tuabin
H = 11m chế độ bơm
- Môi Chất Làm Việc: Nước
3 Nội Dung Các Phần Thiết Kế Và Tính Toán
- Tổng quan về bơm quạt cánh dẫn:
- Phân loại và phạm vi sử dụng
- Tìm hiểu công dụng nguyên lý hoạt động của bơm làm việc thuận nghịch và đập thủy điện tích năng
- Xác định kích thước cơ bản của bơm làm việc ở chế độ tua bin
- Tính toán buồng dẫn dòng vào ra cho máy ly tâm làm việc ở chế độ bơm và tubin
- Tính toán bền một số chi tiết của máy ly tâm làm việc hai chế độ bơm và tuabin
- Quy trình công nghệ gia công bách công tác của máy ly tâm làm việc ở chế độ bơm và tubin
4 Các Bản Vẽ Thiết Kế
- Một bản vẽ lắp khổ giấy A0
- Bản vẽ thiết kế và chế tạo bánh công tác A1
- Bản vẽ chế tạo buồn xoắn A1
- Một bản vẽ công nghệ chế tạo một chi tiết A0
5 Mục Đích Mô phỏng
- Phân tích dòng chảy và chế độ chảy của máy ở hai chế độ bơm và tuabin.
- Tính toán hiệu suất mô phỏng so với hiệu suât thiết kế.
ns lớn, b0/D1=0.30.5, độ mở cánh hướng a0 =(0.70.8)a0max.
4.3.2 Tổn thất trong hệ thống cánh hướng.
- Dòng chảy hình thành sau khi ra khỏi cánh hướng.
Trong thực tế dòng chảy ra khỏi cánh hướng có thay đổi về hướng và trị số dọc theo chiều cao cánh hướng b0. Sự thay đổi phụ thuộc vào biên dạng phần dẫn dòng và chế độ làm việc của tuabin. Có thể viết Cm0=f1(b0) và Cur=f2(b0). Khi thiết kế bánh công tác người ta thường cho trước quy luật thay đổi của 2 hàm trên. Thực nghiệm cho thấy giá trị ns lớn thì sự phân bố 2 hàm trên theo b0 càng không đều.
Tại chế độ làm việc tối ưu dòng chảy qua cánh hướng là dòng thế không xoáy. Khi giảm a0 momen vận tốc tăng, lực ly tâm tăng làm cho thành phần Cm ở vành dưới nhỏ hơn ở vành trên. Thực nghiệm cho thấy sự thay đổi của Cm và (Cur)0 theo b0 có thể đạt chênh lệch đến 10 20%.
Góc giữa tiếp tuyến với đường dòng và hướng nằm ngang kí hiệu là cũng thay đổi theo b0.
Tuy nhiên khi thiết kế cánh hướng người ta công nhận 1 số giả thiết:
- Dòng ra khỏi cánh hướng có góc bằng của cánh bánh công tác.
- Góc của dòng ra khỏi cánh hướng không phụ thuộc vào điều kiện dòng vào cánh hướng.
- Momen vận tốc (Cur)0 =(Cur)i là moomen vận tốc tại mép vào của cánh bánh công tác.
- Các thông số của dòng chảy không thay đổi theo chiều cao cánh hướng.
- Các thành phần vận tốc tính theo công thức:
(5-1)
- Xác định góc bằng cách cho trước momen vận tốc vào bánh công tác, từ đó tính:
(5-2)
Góc của tiếp tuyến với đường cong so với phương nằm ngang, xác định từ phần dựng đường tròn.
- Tổn thất trong cánh hướng.
Xét tổn thất trong vùng cánh hướng dòng, để có cơ sở chọn các thông số của nó.
Nếu thay đổi dãy cánh thực bằng dãy cánh tấm phẳng thì tổn thất trong lưới của dãy tấm phẳng là hàm của nhiều thông số: .
Trong đó: Cx: hệ số lực cản của cánh.
: góc đặt cánh của profil cánh hướng dòng.
Hệ số tổn thất cánh hướng cũng là hàm của những thông số trên.
Chọn Cy =f(Cx). Có 3 loại: cánh có độ võng dương, cánh đối xứng, cánh có độ võng âm.
Với cùng giá trị hệ số lực nâng thì loại cánh có độ võng âm có hệ số lực cản nhỏ nhất nhưng ngược lại nếu buồng xoắn hẹp a0 lớn thì hệ số lực nâng âm. Lúc đó loại cánh có độ võng dương lại có hệ số lực cản nhỏ. Vì vậy chọn profil cánh hướng cũng phải tính đến tổn thất.
Đối với tuabin hướng trục H40 m, góc ôm buồng xoắn nhỏ, để tổn thất trong cánh hướng nhỏ nhất nên chọn profil có độ võng âm. Với tuabin hướng trục có ns lớn chọn profil đối xứng.
Đối với tuabin tâm trục H=4570 m dùng buồng xoắn có góc ôm chọn profil có độ võng dương. Nếu H=230700m, buồng xoắn rộng, làm việc chủ yếu độ mở a0 nhỏ thì chọn profil có độ võng âm.
Nếu thay dãy cánh hướng bằng tấm phẳng đặt dưới góc thì hệ số lực nâng tính theo công thức:
(5-3)
(5-4)
Thông thường chọn l/t=1.1: chọn theo Cy
Tổn thất cánh hướng của tuabin hướng trục nhỏ hơn tuabin tâm trục. a0 bằng nửa độ mở lớn nhất thì tổn thất chỉ khoảng 0,10,3%.
4.3.3 Thiết Kế Cánh Hướng Dòng
Để thiết kế được cột trụ và cánh hướng dòng của máy cánh dẫn thuận nghich hiện này chưa có lý thuyết có thể tính toán tối ưu. Xét thấy thiết kế của cánh hướng dòng và cột trụ cần phải đảm bảo máy hoạt động tốt ở cả hai chế độ bơm và tubin. Tôi sử dung lý thuyết tính toán cánh hướng dòng theo lý thuyết tính toán cánh hướng của tubin tâm trục.
- Số cánh hướng chọn
- Đường kính tâm cánh hướng.
Làm tròn
Chiều dài cánh hướng dòng
Bước cánh hướng
Góc mở lớn nhất với
Suy dra = rad
Góc mở tối ưu tan
Chiều cao cánh hướng
4.3 Cột trụ
Cột Trụ Là một chi tiết quan trọng giúp chuyền lực từ phân trên của tubin xuống phần dưới của tubin.
Cộ trụ hay trụ đỡ được thiết kế theo phương pháp tương tự hình học.
Góc mở 16,125
4.5 Tính toán thiết kế buồng xoắn theo quy luật cvr = const
Các thông số đầu vào để tính toán buồng xoắn được lấy từ bánh công tác sau khi đã tính toán :
Dct = 590 (mm) b2 = 38 (mm )
Tính toán bắt đầu từ việc chọn đường kính D3 và chiều rộng b3 của buồng xoắn,trong đó D3 thường được chọn như sau :
D3 = 1.2 D2
Vậy ta có : D3 = 526(mm)
Chiều rộng buồng xoắn được chọn như sau :
b3 = b2 + (0,02 ÷ 0,05).D2 = 38 + (0,02 ÷ 0,05)590 = (49 ÷ 67,5) (mm)
Ta chọn b3 = 50(mm)
Góc ôm buồng xoắn được lấy theo bảng sau :
Bảng 5.1 Góc bao buồng xoắn phụ thuộc vào ns :
|
ns (v/ph) |
60 |
90 |
130 |
190 |
280 |
|
|
360o |
350o |
340o |
330o |
320o |
Với ns = 94 (v/ph) theo bảng trên ta chọn
Ta có :
Lưu lượng qua một phân tố diện tích dA=b.dr được tính :
Lưu lượng qua tiết diện ngang được xác định qua tích phân :
Trong đó:
- là lưu lượng tại các tiết diện tương ứng
- là các góc tương ứng với từng tiết diện
- b là bề rộng buồng xoán tại tiết diện tương ứng
- r là bán kính cong tại tiết diện
từ phương trình trên có
Với
Bán kính
Từ kết quả tính toán ta thực hiện được bảng tính. Theo kết quả tính toán ta xây dựng được đồ thị Q=f1(R).
Diện tích F của tiết diện tính toán được xác định bởi đồ thị Q=f1(R) và b=f2 (R)
Bảng 5.2. Tính toán xây dựng tiết diện buồng xoắn:
|
STT |
|
bi (nmm) |
Bi=bi/ri |
Δri (m) |
|
ΔQ |
|
||||
|
1 |
263 |
40 |
0.152 |
|
|
|
|
||||
|
2 |
268 |
40 |
0.149 |
0.005 |
0.1507 |
0.00167 |
0.00167 |
||||
|
3 |
273 |
44 |
0.160 |
0.005 |
0.1546 |
0.00172 |
0.00339 |
||||
|
4 |
278 |
47 |
0.170 |
0.005 |
0.1650 |
0.00183 |
0.00522 |
||||
|
5 |
283 |
51 |
0.180 |
0.005 |
0.1750 |
0.00194 |
0.00716 |
||||
|
6 |
288 |
55 |
0.189 |
0.005 |
0.1847 |
0.00205 |
0.00921 |
||||
|
7 |
293 |
58 |
0.199 |
0.005 |
0.1940 |
0.00215 |
0.01137 |
||||
|
8 |
298 |
62 |
0.208 |
0.005 |
0.2031 |
0.00225 |
0.01362 |
||||
|
9 |
303 |
65 |
0.216 |
0.005 |
0.2118 |
0.00235 |
0.01597 |
||||
|
10 |
308 |
69 |
0.224 |
0.005 |
0.2203 |
0.00244 |
0.01842 |
||||
|
11 |
313 |
73 |
0.232 |
0.005 |
0.2284 |
0.00254 |
0.02095 |
||||
|
12 |
318 |
76 |
0.240 |
0.005 |
0.2363 |
0.00262 |
0.02357 |
||||
|
13 |
323 |
80 |
0.248 |
0.005 |
0.2440 |
0.00271 |
0.02628 |
||||
|
14 |
328 |
84 |
0.255 |
0.005 |
0.2515 |
0.00279 |
0.02907 |
||||
|
15 |
333 |
87 |
0.262 |
0.005 |
0.2587 |
0.00287 |
0.03195 |
||||
|
16 |
338 |
91 |
0.269 |
0.005 |
0.2657 |
0.00295 |
0.03489 |
||||
|
17 |
343 |
95 |
0.276 |
0.005 |
0.2724 |
0.00302 |
0.03792 |
||||
|
18 |
348 |
98 |
0.282 |
0.005 |
0.2790 |
0.00310 |
0.04102 |
||||
|
19 |
353 |
102 |
0.289 |
0.005 |
0.2854 |
0.00317 |
0.04418 |
||||
|
20 |
358 |
106 |
0.295 |
0.005 |
0.2917 |
0.00324 |
0.04742 |
||||
|
21 |
363 |
109 |
0.301 |
0.005 |
0.2977 |
0.00330 |
0.05073 |
Diện tích tương ứng lưu lượng của buồng xoắn Qbx. Lưu lượng qua các tiết diện trung gian và do diện tích các tiết diện tỷ lệ với góc bao :
Để tính các tiết diện trung gian chia lưu lượng Qbx thành 8 phần bằng nhau. Dựa vào đồ thị Q=f1 (R) và biểu đồ b=f2 (R) ta xác định được bán kính Ri do đó dựa theo diện tích Fi tương ứng. Buồng xoắn được tính toán cho 8 tiết diện cách nhau 45o.
Tức phần diện tích bù them vào bằng phần diện tích cắt đi đề tránh xuất hiện khoảng trống có hại.
Xác định đường r các cung tròn của buồng xoắn qua bảng 5.3
Bảng 5.3 Thông số kích thước dựng hình buồng xoắn.
|
ϕ |
|
|
|
ρ |
2ρ |
r = ra + 2r |
|||
|
|
|
|
|
m |
m |
mm |
|||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
263 |
|||
|
43.75 |
0.001009374 |
0.000530931 |
0.023041939 |
0.0241 |
0.048102627 |
311.103 |
|||
|
87.5 |
0.002018749 |
0.001061862 |
0.032586223 |
0.0346 |
0.069209944 |
332.21 |
|||
|
131.25 |
0.003028123 |
0.001592793 |
0.039909809 |
0.0429 |
0.085875866 |
348.876 |
|||
|
175 |
0.004037498 |
0.002123724 |
0.046083878 |
0.0501 |
0.100242752 |
363.243 |
|||
|
218.75 |
0.005046872 |
0.002654655 |
0.051523342 |
0.0566 |
0.113140429 |
376.14 |
|||
|
262.5 |
0.006056247 |
0.003185586 |
0.056440994 |
0.0625 |
0.124994481 |
387.994 |
|||
|
306.25 |
0.007065621 |
0.003716517 |
0.060963241 |
0.068 |
0.136057724 |
399.058 |
|||
|
350 |
0.008074996 |
0.004247448 |
0.065172446 |
0.0732 |
0.146494883 |
409.495 |
Tại góc = 0 thì = 0, = 0 và R = Δr + r3 . ta xét đến phần lưỡi gà tại tiết diện 0, Δr = (2 ÷ 3) (mm) lấy Δr = 3 (mm).
Bắt đầu sau tiết diện là phần ống loe có tiết diện biến đổi từ tiết diện tính toán đến tiết diện cuối cùng (nối với ống đẩy). Các tiết diện chuyển tiếp phải có diện tích bằng diện tích hình tròn tương đương ứng với độ loe tính toán. Góc loe cũng như chiều dài ống loe được tính toán sao cho đảm bảo các điều kiện sau:
- Vận tốc trung bình ở cửa ra ống loe : vloe = (2 ÷ 6) m/s
- Góc loe phải đảm bảo h ợp lý, không gây nên tách thành, thông thường αloe = 5o ÷ 12o . Trường hợp ống loe cong có thể lấy lên 16o .
Để tính toán ống loe, cần đưa ống loe về dạng ống loe nón tương đương. Đường kính lớn của ống loe bằng bằng đường kính ống đẩy Dra , còn đường kính nhỏ bằng đường kính tương đương Dtđ xác định từ diện tích lớn nhất của buồng xoắn :
Dtđ =
Nếu gọi L là chiều dài ống loe và chiều dài ống loe được xác định :
αloe = arctg
Chiều dài ống loe L được xác định theo điều kiện động học, nhưng cũng phải kết hợp với ống loe sao cho đảm bảo về kích thước cân đối về kích thước tổng thể của vỏ bơm. Ống loe có thể có kết cấu là ống thẳng đối xứng, có thể là ống cong, có thể là được bố trí nghiêng hoặc ống không đối xứng. ở đây để phù hợp với kết cấu của bơm tia,phần ống loe sẽ được uốn cong .
Chọn vận tốc trung bình lối ra ống loe vloe = 4 ( m/s ) ta xác định được đường kính ở lối ra của ống loe :
Dra = = = 0,128 ( m ) = 128 ( mm )
Đường kính ống ra khỏi buồng xoắn được chọn trong dải tiêu chuẩn. Căn cứ vào tài liệu trong giáo trình Lý thuyết cánh của PGS. TS Hoàng Thị Bích Ngọc ta chọn
Dra = 125 (mm)
Đường kính tương đương xác định từ mặt cắt = 351 của buồng xoắn : Dtd = 91.183 (mm)
Chọn chiều dài L là L =230 (mm)
Vậy ta có góc loe là :
Kết quả tính toán được cụ thể bằng hình vẽ như sau:
Hình 5.4 Hình vẽ thiết kế buồng xoắn
Chương 5 Tính Toán Bền Mội Số Chi Tiết Của Mẫu PAT
5.1 Tính toán lực tác dụng lên bánh công tác.
Khi làm việc ở chế độ bơm bao gồm các thành phần sau
- Mô men soắn (Mx) truyền từ trục của động cơ
- Lực hướng trục ( ) tác dụng lên trục
- Lực ly tâm tác dụng lên bánh công tác do lượng mất cân bằng
5.1.1 Xác định momen xoắn mx
Monemns xoắn được xác định bằng công thức
Trong đó N là công suất trên trục
N =5,7 Kw
Số vòng quay n= 600v/p
Từ đó ta tính được
5.1.2 Tính Lực dọc Trục
Trong kết cấu của máy ly tâm đặt đứng lực dọc trục bao gồm áp lực nước tác dụng lên mặt ngoài và mặt trong của bánh công tác, trọng lực bản thân bánh công tác.
Theo A. A. Lomakin thì lực tác động lên mặt ngoài của bánh công tác được xác định bằng công thức
Trong đó là trọng lượng riêng của chất lỏng công tác,
bán kính mép vào ở chế độ bơm của bánh công tác
bánh kính moay ơ của bánh công tác
bán kính nối ra của bánh công tác ở chế độ bơm
vận tốc vòng ở nối ra của bánh công tác
cột áp phía sau ở trế độ bơm
Kết quả tính được
Cũng theo A. A. Lomakin thì lực tác động lên mặt trong của bánh công tác được xác định theo công thức:
Gio kết cấu của bánh công tác khá phức tạp cho nên việc xác định chính xác trọng lượng rất là khó khăn. Để xác định được chính xác ta sử dụng phần mền tính toán bằng phương pháp số. tuy nhiên để tính gần đúng ta có thể tính theo công thức
là trọng lượng bầu bánh công tác
=12500
Tổng hợp lực Fz tác dụng lên bánh công tác là
5.1.3 Xác định lực ly tâm gây ra bởi lượng mất cân bằng của bánh công tác
Trong quá trình chế tạo bánh công tác luôn tồn tại một lượng mất cân bằng. Lượng mất cân bằng này sẽ gây ra lực ly tâm tạo lên chất động ngang trên trục và các phản lực hướng kính tác đụng lên trục và các ổ trục phát hỏng sự làm việc ổn định của máy.
Lực ly tâm sinh ra gio lượng mất cân bằng tính theo công thức
Trong đó
là độ lệch tâm theo đường kính trục với đường kính trục nhỏ hơn 300 độ lệch tâm
Vậy
5.2 Tính bền trục và các chi tiết chịu lực quan trọng
5.2.1 Tính bền trục
Máy được thiết kế có trục thẳng đứng các chi tiết của máy đều được đảm bảo lượng mất cân bằng lằm trong phạm vi cho phép khi đó các thành phần lực hướng kính do lượng mất cân bằng lên roto của bơm gân ra rất nhỏ nên có thể bỏ qua. Gio vậy ta có thể xem như trục của máy chỉ chịu momen soắn chuyển từ động cơ hoặc momen ngược từ bánh công tác chuyền lại máy phát ở chế độ tuabin. Và tổng lực dọc trục chịu kéo nén. Gây ra bởi trọng lượng và áp lực nên các mặt của bánh công tác.
Khi tính được các lực tác dụng lên trục và bánh công tác ta xây dựng biểu đồ mô men bao gồm moen xoắn và ứng xuất kéo nén.
Momen xoắn tác dụng lên trục của bơm. N.mm
mô men trống xoắn của trục tại tiết diện nhỏ nhất
ứng xuất tiếp tại tiết giện nguy hiểm
Hình 5.1 sơ đồ đặt lực lên trục
ứng xuất kéo gây ra tại tiết giện nguy hiểm
Kiểm nghiệm độ bền tĩnh theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất
Trục sử dụng Thép C45 có do đó trục thừa bền tĩnh
6.2.2 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
Công thức kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục
Trong đó
hệ số an toàn ững suất pháp
hệ số an toàn ứng suất tiếp
và : là giới hạn mỏi tiếp và giới hạn mỏi pháp được xác định gần đúng như sau
hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình tới độ bền mỏi trường hợp này bằng không
Vì momen uốn trên trục được coi như không đáng kể ta chỉ xét hệ số an toàn với ứng xuất tiếp. biên độ và trị số trung bình của ứng suất tiếp tại tiết diện nguy hiểm khi trục quay một chiều ứng xuất soắn thay đổi theo chu kì mạch động.
là hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình tới độ bền mỏi lấy bằng 0,1
là hệ số tập trung ứng xuất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt lấy
là hệ số tăng bền bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt lấy
Hệ số ảnh hưởng của kích thước tiết diện trực đến giới hạn mỏi
mm có
là hệ số tập trung ứng suât thực tế khi xoắn
Do đó trục đảm bảo độ bền mỏi.
5.2.3 Xác định số vòng quay tới hạn của trục
Nếu tần số dao động của tải trọng tác dụng lên trục băng hoặc gần bằng tầm số dao động riêng của trục thì biên độ dao động của trung và chi tiết lắp trên trục sẽ tăng lên, dẫn tới hiện tượng cộng hưởng, phá hoại sự làm việc ổn địch của máy, vận tốc trục sảy ra cộng hưởng được gọi là vận tốc tới hạn. đối với trục quay lực kích thích chủ yếu gây ra bởi lượng mất cân bằng. trục có thể bị giao động ngang dao động dọc và giao động xoắn.
Số vòng quay tới hạn của trục được tính bằng công thức sau
là độ võng của đoạn trục công xông được tính bằng công thức
là chiều dài của đoạn trục cong xông
là module đàn hồi của vật liệu chế tạo trục
là momen quán tính của tiết diện ngang của trục
Vậy độ võng trục tính được
Số vòng quay tới hạn
CHƯƠNG 6 MÔ PHỎNG TẠI ĐIỂM THIẾT KẾ CỦA MÁY THỦY LỰC THUẬN NGHỊCH
6.1 Tổng quan về ansys
6.1.1 Giới thiệu môi trường làm việc ansys fluent.
Hình 8.1 Giao diện của workbench trong ansys.
Sau khi khởi động Ansys workbench có giao diện như hình 8.1.
Phần bên trái là các modun nghiên cứu được Ansys xây dựng bao gồm rất nhiều modum khác nhau.
Ở nghiên cứu máy PAT ta chỉ quan tâm tới các module nghiên cứu dòng chảy của Ansys. Module Fluid flow (fluent) là module được sử dụng để nghiên cứu dòng chảy chong máy PAT.
ới một nghiên cứu fulent gồm có 5 phần Được đánh số từ 2 đến 6
2 Geometry là phần Hình học được nghiên cứu. phần Geometry có thể được vẽ trực tiếp trên ansys hoặc import file có định dạng .igs.
3 Mesh là phân chia lưới. Phần hình học được đưa vào nghiên cứu từ phần Geometry sẽ được chia lưới tính toán. Vì Ansys tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn. nên mỗi phần hình học tính toán được chia thành các phần nhỏ gọi là cell mỗi cell sẽ được tính toán bằng cách số hóa kết quả sẽ được máy tính tính bằng các hàm tích phân.
4 Setup là phần cài đặt các thông số cho nghiên cứu.
5 Solution là phần chạy nghiên cứu sau khi cài đặt và khởi tạo các thông số ban đầu nghien cứu được chạy ở phần solution và được theo dõi su hướng. Cũng có thể xem trước 1 phần kết quả để đưa ra quyết định tiếp tục chạy chương trình hay dừng lại để thay đổi phương án hình học.
6 Result phần kết quả ở phần này ta sẽ thu được kết quả của nghiên cứu từ kết quả về đường dòng trường vận tốc phân bố áp xuất ta sẽ hiệu chỉnh kết cấu cho phù hợp rồi tiến hành nghiên cứu tiếp theo.
6.2 Mô phỏng chế độ bơm và phân tích kết quả
6.2.1 Khởi tạo chương trình mô phỏng bơm
Chương trình mô phỏng ở trế độ bơm với thông số đầu vào tại. Nối vào và nối ra của máy như sau
Hình 8.5 Đặt chế độ nghiên cứu K-epsilon cho mô phỏng.
Hình 6.6 Đặt áp xuất tổng đầu ra với cột áp 9m.
Hình 6.7 Đặt vật tốc quay cho bánh công tác.
Hình 6.7 Đặt nối vào áp suất khí quển và vận tốc vào.
Hình 6.8 Khởi tạo giá trị ban đầu.
6.2.2 Kết Quả Mô Phỏng Chế Độ Bơm
Hình 6.9 Hình ảnh trường vận tốc ở trong máng dẫn của bánh công tác cho thấy xuất hiện xoáy nhỏ tại lưng cánh bánh công tác
Hình 6.10 Đường dòng chảy qua bánh công tác ở chế độ bơm cho thấy chất lượng dòng chảy khá tốt. xuất hiện một vài điểm tách thành của dòng chảy ở vị chí lưng cánh
Hình 6.12 dòng chảy đều trong máng dẫn đều không có xuất hiện tách thành
Hình 6.13 phần bố áp xuất bánh công tác chế độ bơm không suất hiện vùng áp xuất thấp.
Hình 6.13 phân bố áp xuât bánh công tác cho thấy không có xuất hiện xâm thực
6.4 Mô Phỏng Chế Độ Tua-Bin Và Phân Tích Kết Quả
6.4.1 Thông số mô phỏng ở chế độ tubin
Trương trình mo phỏng ở chế độ tuabin với thông số đầu vào tại. Nối vào và nối ra của máy như sau.
Hình 6.13 cài đặt thông số vận tốc quay của bánh công tác.
Hình 6.14 Cài đặt thông số cửa vào tuabin với áp xuất tĩnh 203172 Pas, áp xuất tổng 20195 Pas.
Hình 6.15 Đặt thông số tại cửa ra của tuabin áp suất tĩnh bằng áp xuất khí quển.
chênh lệnh cột áp dữa hạ lưu và thượng lưu là 10m nước
Hình 8.16 Khởi tạo thông số nghiên cứu ban đầu.
8.4.2 Kết Quả Mô Phỏng Ở Chế Độ Tuabin
Hình 6.17 kết quả mô phỏng đường dòng ở chế độ tuabin. Cho đường dòng tương đối đều. ở mội vài máng dẫn của cánh có lưu lượng lớn hơn thể hiện ở màu của đường dòng đỏ hơn.
Hình 6.18 trường vận tốc khu vực bánh công tác và buồng xoắn lân cận ta có thể thấy vận tốc tăng dần từ vùng ngoài buồng xoắn tới vùng trong buồng xoắn. vẫn tốc dòng chảy trong máng đẫn tương đối đều.
Hình 6.19 Trường vận tốc tại máng dẫn có dòng chảy tốt cho thấy vận tốc tăng đề ừ mép vào của tuabin tới mép ra. Vận tốc vùng gần cánh bánh công tác nhỏ hơn một chút so với vùng dữa máng dẫn.
Hình 6.20 vùng chảy xấu xuất hiện xoáy sau lưng bánh công tác khiến vận tốc trung bình qua máng dẫn thấp. phương án điều chỉnh tăng góc đặt cánh .
Hình 6.21 kết quả phân bố áp xuất bánh công tác ché độ tuabin cho thấy không có vùng áp xuất xuất hiện xâm thực,
KẾT LUẬN
Đồ án Tính Toán Thiết Kế Mô Phỏng Máy Thủy Lực Làm Việc Hai Chế Độ Bơm Và Tubin cho thấy việc thiết kế máy thủy lực làm việc hai chế độ là rất phức tạp tuy nhiên sử dụng công cụ mo phỏng nghiên cứu sẽ cho ta cái nhìn trực quan về dòng chảy trường vận tốc qua máy ở hai chế độ khác nhau. Từ đó đưa ra điều chỉnh về kích thước hình học. Tuy rằng bài toán nghien cứu mô hình vẫn cần được nghiên cứu và đưa ra mô phình mo phỏng tốt hơn nhưng đã cho thấy được sức mạnh của việc mô phỏng làm trong thiết kế máy cánh dẫn. cụ thể là với bài toán thiết kế máy cánh dẫn máy thủy lực thiết kế được thử nghiệm nhanh, tiết kiệm chi phí.
Đồ án tốt nghiệp này đã giúp em thu nhận được đầy đủ hơn vê kiến thức chuyên ngành. Thay đổi thái độ làm việc chuyên nghiệm. Những điều này sẽ giúp em rất nhiều trong công việc cho bản thân và phục vụ đất nước. Tuy vậy trong đồ án vẫn còn nhiều sai sót nên em rất mong nhận được góp ý của thầy cô trong bộ môn.
Trong quá trình làm đồ án em xin chân thành cảm PGS. TS Trương Việt Anh đã hướng dẫn em em hoàn thành đồ án này.
Danh Mục Tra Cứu.
Hình Ảnh
|
stt |
Hình Ảnh |
Tên |
Trang |
|
1 |
Hình 1.1 mô tả hoạt động của đập thủy điện tích năng chế độ tích năng
|
5 |
|
|
2 |
Hình 1.2 Hoạt động của đập thủy điện tích năng chế độ phát điện
|
6 |
|
|
3 |
|
Hình 1.3 Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểu lòng sông. Nhà máy thủy điện đường dẫn.
|
7 |
|
|
|
Hình 1.4 Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểu đường dẫn. |
7 |
|
|
|
Hình 1.5 Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểu tổng hợp.
|
8 |
|
|
|
Hình 2.1 Chuyển động của dòng chất lỏng quanh profin the thuyết dòng xoáy |
13 |
|
|
Hình 2.2 chuyển động của dòng chất lỏng trong bánh công tác thuyết dòng tia
|
15 |
|
|
|
|
Hình 2.3 Tam giác vận tốc của dong chảy ở nối ra của bánh công tác |
16 |
|
|
.
|
Hình 4.1 Xây Dựng Mặt Cắt Kinh Tuyến |
43 |
|
|
|
Hình 4.2 Xây dựng đường nhân .
|
45 |
|
|
|
Hình 4.3 Đắp độ dày cánh bánh công tác.
|
46 |
|
|
|
Hình 5.1 Thông số hình học đặc trưng của cánh hướng dòng.
|
47 |
|
|
|
Hình 5.4 Hình vẽ thiết kế buồng xoắn
|
57 |
|
|
|
Hình 5.1 sơ đồ đặt lực lên trục
|
60 |
|
|
|
Hình 8.1 Giao diện của workbench trong ansys.
|
64 |
Những Kí Hiệu Sử Dụng Trong Thuyết Minh.
|
stt |
Tên đại lượng |
Kí hiệu |
Thứ nguyên |
|
1 |
Lưu lượng |
Q |
|
|
2 |
Cột áp |
|
m nước |
|
3 |
Công suất |
|
|
|
4 |
Hiệu suất |
|
|
|
5 |
Số vòng quay đặc chưng |
v/p |
|
|
6 |
Số vòng quay |
n |
v/p |
|
7 |
Vật tốc dòng vô cùng |
|
m/s |
|
8 |
Vận tốc tương đối |
u |
m/s |
|
9 |
Vận tốc theo |
w |
m/s |
|
10 |
Vận tốc tuyệt đối |
c,v |
m/s |
|
11 |
Vận tốc kinh tuyến |
|
m/s |
|
12 |
Khối lượng riêng của nước |
=9810 |
|
|
13 |
Chiều dài profil cánh |
L |
m |
|
14 |
Lưu số vận tốc của dòng chảy bao cánh |
|
KẾT LUẬN
Đồ án Tính Toán Thiết Kế Mô Phỏng Máy Thủy Lực Làm Việc Hai Chế Độ Bơm Và Tubin cho thấy việc thiết kế máy thủy lực làm việc hai chế độ là rất phức tạp tuy nhiên sử dụng công cụ mo phỏng nghiên cứu sẽ cho ta cái nhìn trực quan về dòng chảy trường vận tốc qua máy ở hai chế độ khác nhau. Từ đó đưa ra điều chỉnh về kích thước hình học. Tuy rằng bài toán nghien cứu mô hình vẫn cần được nghiên cứu và đưa ra mô phình mo phỏng tốt hơn nhưng đã cho thấy được sức mạnh của việc mô phỏng làm trong thiết kế máy cánh dẫn. cụ thể là với bài toán thiết kế máy cánh dẫn máy thủy lực thiết kế được thử nghiệm nhanh, tiết kiệm chi phí.
Đồ án tốt nghiệp này đã giúp em thu nhận được đầy đủ hơn vê kiến thức chuyên ngành. Thay đổi thái độ làm việc chuyên nghiệm. Những điều này sẽ giúp em rất nhiều trong công việc cho bản thân và phục vụ đất nước. Tuy vậy trong đồ án vẫn còn nhiều sai sót nên em rất mong nhận được góp ý của thầy cô trong bộ môn.
Trong quá trình làm đồ án em xin chân thành cảm PGS. TS Trương Việt Anh đã hướng dẫn em em hoàn thành đồ án này.
