[发明专利]一种通过优化尾水管压力分布降低水轮机压力脉动的方法

权利要求书

1.一种通过优化尾水管压力分布降低水轮机压力脉动的方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：建立湍流动能运输方程并进行求解，得到瑞流动能；

步骤2：采用SST k-ω模型改进涡黏性，对逆压梯度流动进行预测；

所述步骤2具体为：步骤2.1：采用SST k-ω模型改进了涡黏性，考虑湍流主切应力输运的影响，确定SST k-ω的湍动能k和比耗散率ω的输运方程的关系，通过下式表示SST k-ω的湍动能k和比耗散率ω的输运方程的关系：

其中，F₁为加权函数，α₃、β₃、β'和均为湍流模型参数，G_k为湍动能生成项，v_t为涡黏系数，u_j为速度，和为湍流普朗特数；

步骤2.2：对逆压梯度流动进行预测，通过下式进行预测：

Y_k＝ρβ^*kωF_DES

其中，Y_k为湍动能方程中耗散项的修正，β^*、F_DES为模型参数，L_t为湍流长度尺度，C_des为DES模型中的校准常数，Δ为最大局部网格距离(Δx,Δy,Δz)；

步骤3：对逆压梯度流动进行预测，对于水尾管的各截面压力分布进行优化，降低压力，比较各截面不同时间绝对压力最小点的位置，根据最小压力位置可模拟出涡带发生的具体位置；在涡带产生点附近的压力分布梯度反映了在此截面上涡带范围的大小；轴向截面上的压力分布代表涡带在流道里的长度，径向截面上的压力分布代表涡带在该截面上的粗细，采用填充效应优化压力分布，降低尾水管涡带的能量。

2.根据权利要求1所述的一种通过优化尾水管压力分布降低水轮机压力脉动的方法，其特征是：所述步骤1具体为：

步骤1.1：湍流动能运输方程通过湍流动能连续方程和动量方程进行表征，建立湍流动能连续方程和动量方程，通过下式表示所述连续方程和动量方程：

其中，S_M是体力合力，μ_eff是湍流有效粘度，p′是修正压力，ρ为密度，x_j为空间坐标，U_i为平均速度；

步骤1.2：对连续方程和动量方程进行求解，到瑞流动能k。

3.根据权利要求1所述的一种通过优化尾水管压力分布降低水轮机压力脉动的方法，其特征是：修正加权函数的自由剪切流中的误差，通过下式表示加权函数：

其中，arg₁和CD_kω为湍流模型参数，y为y方向坐标。