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目前,水轮机的设计方法已经得到很大发展,但水轮机水力设计过程中仍存在人工参与工作量大、设计工作专业性强和设计周期长的问题。为了提高水轮机水力设计的工作效率,有必要对设计过程中人工干预过多的重复性工作进行改进,将计算机技术与流体机械的数值研究相结合:水轮机的水力设计、模型试验和真机试验三者联系不够紧密,针对出现的水轮机异常情况不能形成及时有效的反馈,不利于水轮机的水力设计及稳定运行。因此,基于面向对象软件开发环境及数据库,集成CAD、CFD等商业软件,搭建水轮机设计优化平台,开发转轮水力设计、模型试验、真机数据采集及分析等功能,对于提高水轮机水力设计效率,改善真机运行稳定性具有工程应用价值。具体成果如下: 首先,基于转轮水力设计程序与CFD软件的日志文件特点,应用交互式对话窗口,完成“混流式水轮机转轮设计”等功能模块,通过点击设计菜单完成给定设计参数的水力设计,CFD软件的三维建模,网格划分,以及三维流动数值模拟分析的自动化的执行与查看。 然后,基于USB2086数据采集卡与采集分析程序,设计数据的采集与分析功能,该功能实现对模型试验和真机试验测点的数据实时采集,并通过采用时域和频域分析程序,对所获取的试验数据进行分析与评价,反馈并指导转轮水力设计,从实际工程应用上解决模型试验或者真机运行中出现的关键问题。 最后,基于设计平台的功能设计,分别给出具体的设计参数,进行计算机辅助选型设计、混流式水轮机设计功能的实际应用,选出符台水力要求的水轮机型号和设计出性能良好的混流式水轮机转轮。以某组设计参数验证了设计优化平台的实用性与可靠性。结果表明该设计平台缩短了水力设计的设计周期,降低了使用门槛.提高没计效率,对水轮机的水力设计及水电站的安全稳定运行具有指导意义。