井下小尺寸水力涡轮设计与结构优化

摘要：

作为井下驱动装置,水力涡轮单级叶片排列紧密、耐受温度明显高于有机材料部件,但是外径偏大,无法满足小空间驱动的要求.设计了小尺寸涡轮的基本结构,应用Fluent软件,对基本型小尺寸涡轮流动情况进行了数值模拟;选取叶片关键参数,即,前楔角、后楔角、前缘半径、后缘半径和叶高等进行了正交优化研究,得到涡轮叶片优化结构参数为:前楔角15°、后楔角15°、前缘半径1 mm、后缘半径0.3 mm、叶片高度9 mm.对优化结构的涡轮水力特性进行数值模拟,优化结构涡轮的输出转矩为1.245 N,m,较基本型提升5.8％;水力效率为80.2％,较基本型提升2.4％.研究结果可为小尺寸水力涡轮的开发设计提供参考.

关键词：小尺寸水力涡轮、正交分析、结构优化、数值模拟、水力特性

所属期刊栏目：52

分类号：TE921.1(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家自然科学基金52174015

在线出版日期：2023-08-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：34-40