水泵水輪機(jī)“S”區(qū)的瞬態(tài)特性研究.pdf

1、抽水蓄能電站以水泵水輪機(jī)為中心，但由于其運(yùn)轉(zhuǎn)工況非常的復(fù)雜，可能會(huì)導(dǎo)致不同工況之間在轉(zhuǎn)化過渡時(shí)很不穩(wěn)定，在某些水泵水輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行的特性曲線第一象限里中存在顯著的“S”形區(qū)，機(jī)組在部分工況引發(fā)水力不穩(wěn)定、效率低等工程難題，甚至出現(xiàn)并網(wǎng)困難，因此對(duì)“S”區(qū)內(nèi)部流動(dòng)的規(guī)律和特性進(jìn)行分析研究，具有重要意義。
　　本文采用CFD技術(shù)對(duì)水泵水輪機(jī)進(jìn)行全流道流場的數(shù)值模擬。首先本文采用SST湍流模型和SIMPLEC算法對(duì)定開度“S”區(qū)內(nèi)最優(yōu)工況

2、、水輪機(jī)工況、飛逸工況、制動(dòng)工況等多個(gè)計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行瞬態(tài)數(shù)值模擬，分析流場的變化規(guī)律及壓力信號(hào)；然后基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，完成制動(dòng)工況區(qū)內(nèi)導(dǎo)葉從小開度到大開度啟動(dòng)過程的瞬態(tài)數(shù)值模擬；其次改變蝸殼入口流量進(jìn)行瞬態(tài)數(shù)值模擬，分析流量連續(xù)變化過程對(duì)“S”區(qū)內(nèi)流動(dòng)旋渦發(fā)展及流場特性的影響；最后進(jìn)行不加空化模型和加空化模型的“S”區(qū)內(nèi)水輪機(jī)工況點(diǎn)瞬態(tài)數(shù)值模擬。比較單相和兩相空化湍流計(jì)算中水泵水輪機(jī)外特性和內(nèi)部流場的差異。
　　研究表明：（1）導(dǎo)葉開度

3、17mm時(shí)從最優(yōu)工況計(jì)算至制動(dòng)工況，轉(zhuǎn)輪進(jìn)口脫流渦和回流渦尺度越來越大，且向出口延伸，在葉片尾部形成二次流。同時(shí)在流道內(nèi)的壓力面開始產(chǎn)生回流，且發(fā)生回流的流道數(shù)增多，強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)；（2）隨著導(dǎo)葉開度從9mm逐漸增大到37mm，無葉區(qū)空間變小，無葉區(qū)內(nèi)的大尺度旋渦向活動(dòng)導(dǎo)葉局部通道內(nèi)發(fā)展；（3）導(dǎo)葉開度37mm尾水管內(nèi)由泄水錐誘導(dǎo)出的渦帶在入口大流量情況下，呈現(xiàn)泡型，當(dāng)流量繼續(xù)降低，產(chǎn)生雙渦帶和三渦帶；（4）導(dǎo)葉開度37mm空化計(jì)算結(jié)果中