映秀湾水电站坐落于为山区河流的岷江河段,当暴雨季节时,会有大量泥沙汇入河流从而进入发电水体,对水轮机过流部件造成磨损破坏。本研究就针对映秀湾水电站,对运行后的真机进行过流部件分析,并利用ANSYS CFX软件中的Eulerian(欧拉)模型以及固-液两相流模型,模拟在一定颗粒直径情况下,颗粒浓度不同,在不同工况下两相介质全流道三维定常湍流流动计算,分析研究含沙水在混流式水轮机的各过流部件运动情况(浓度及流速)及对蜗壳、导叶等过流部件的磨损情况,并设计导叶试件以及配套试验装置,为后期进行泥沙磨损试验研究提供了必要的准备条件。本文主要工作和成果如下:1.根据电站水轮机转轮实物和检修后的转轮叶片的实物,借助手持三维扫描仪器,获得复杂曲面的表面型值点坐标,再将其和蜗壳、导叶和尾水管一起再导入UG软件,建立了水轮机过流部件的水体模型。根据建立的电站真机的三维全流场几何模型,应用专业的网格化软件ICEM对水轮机全流场几何模型做网格划分。2.对电站真机过流部件资料进行分析,得到机组实际运行中磨损情况。资料表明,电站运行过程中,水轮机导叶、转轮均有较为明显的泥沙磨损,其中磨损最为严重的位置为固定、活动导叶及转轮的头部以及活动导叶尾部的位置。3.根据映秀湾电站运行河流中的泥沙特性,利用CFX对水轮机内部沙水流动进行数值计算,模拟在一定颗粒直径情况下,颗粒浓度不同,在不同工况下两相介质全流道三维定常湍流流动计算。利用CFD POST对计算结果进行后处理,得到不同情况下各个过流部件的泥沙体积浓度分布及压力分布。对比分析各个运行情况下的计算结果,数值模拟结果表明:压力沿座环圆周面分布对称,导叶内部泥沙浓度峰值出现在导叶头部附近,活动导叶尾部泥沙速度最高,由此预计导叶头部及活动导叶尾部磨损较为严重,并且随着流量和泥沙浓度的增大,磨损加剧。与电站真机磨损情况相匹配,故数值模拟结果较准确。4.设计出了导叶试件以及泥沙磨损试验装置,为后期进行泥沙磨损试验提供了必要的准备工作。