云计算驱动混流式水轮机三维紊流模拟与磨损性能分析

云计算在现代工程领域中的应用日益广泛，特别是在水利发电设备的设计和优化中。本篇硕士学位论文《云计算-混流式水轮机内部流场三维紊流数值计算与性能分析.pdf》聚焦于混流式水轮机这一关键水利设备，着重研究了其内部流场的三维紊流特性，特别是对溢出部件的磨损问题进行了深入探讨。 混流式水轮机因其工作原理，其叶片与水流之间的相互作用可能导致显著的磨损，尤其是在靠近叶片入口的工作面区域，由于高速粒子相的冲击，摩擦力增大，从而加速了材料的磨损。论文通过云计算的强大计算能力，采用了两相湍流理论进行优化模拟，揭示了粒子相速度最大区域集中在叶片进气口附近，而粒子相密度最大的区域则出现在工作面接近叶轮出口和较低环路部分。这些区域的特性对于理解和预测设备的使用寿命至关重要。 论文利用了非结构化网格技术，结合k-ε湍流模型以及用户自定义函数，精细地模拟了流场与颗粒运动的复杂交互，从而能够更准确地评估混流式水轮机的性能预估。这种方法有助于工程师在设计阶段就预测潜在的故障点，提前采取措施进行优化，降低维护成本并提高设备效率。 此外，作者还强调了关键词如“弗朗西斯涡轮”（Francis Turbine），表明研究针对的是广泛应用的水力发电系统中的主流机型；“性能预评估”表明了研究的核心目标是对未来运行条件下的性能有预见性的评价；“数值模拟”则突出了计算机辅助工程在解决实际问题中的重要性。 这篇论文的作者通过兰州理工大学提交，并严格遵守了学位论文原创性和版权使用规定，声明所有研究均为独立完成，仅引用了必要的参考资料，并明确指出了对论文做出重要贡献的个人和集体。同时，作者授权学校将论文用于学术交流和数据库收录，以促进科研成果的传播和共享。 该论文通过云计算与高级数值模拟技术，深入剖析了混流式水轮机内部流场的三维紊流特性，为提高水轮机的设计效率和可靠性提供了重要的科学依据。这种结合云计算的工程研究方法，体现了现代科技在传统工业领域的革新应用，对于提升水利电力行业的技术水平具有重要意义。