大流量工況軸流式水輪機(jī)水力穩(wěn)定性研究.pdf

1、軸流式水輪機(jī)在偏工況的性能往往受到空化和強(qiáng)度的限制,特別是在大流量工況下,不穩(wěn)定流動(dòng)引發(fā)的機(jī)組振動(dòng)、效率銳減、空蝕破壞、葉片裂紋等問題,嚴(yán)重影響電站的安全運(yùn)行。本文以某軸流式水輪機(jī)模型為研究對(duì)象,采用CFD數(shù)值模擬方法,對(duì)最優(yōu)工況及所研究范圍內(nèi)的大流量工況進(jìn)行了全流道計(jì)算對(duì)比分析,結(jié)論如下:
　　蝸殼支墩的導(dǎo)流作用與下游部件內(nèi)部流場(chǎng)的分布特性密切相關(guān),在最優(yōu)工況下,水流沿周向?qū)ΨQ均勻分布,但工況向大流量范圍偏移時(shí),流場(chǎng)沿周向分布軸

2、對(duì)稱性比最優(yōu)工況明顯變差,非蝸形區(qū)域流量分配過剩,蝸形區(qū)域過流量不足,周向來流的不均勻性導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪葉片在旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)中經(jīng)歷交變動(dòng)應(yīng)力;大流量工況下,水流沿導(dǎo)葉高度方向不穩(wěn)定性加劇,流速梯度自頂蓋至底環(huán)的增幅變大,導(dǎo)葉出口水流角在頂部位置的波動(dòng)大于底部,是引起轉(zhuǎn)輪前流道拐彎處湍流脈動(dòng)發(fā)生的原因,影響其運(yùn)行穩(wěn)定性。
　　為了改善大流量工況的來流條件,對(duì)蝸殼支墩進(jìn)行了平面偏轉(zhuǎn)與空間偏扭兩種改型優(yōu)化方法的研究。兩種方案均對(duì)機(jī)組最優(yōu)工況點(diǎn)性能影響