飛逸工況下水泵水輪機轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動數(shù)值研究.pdf

1、混流式水泵水輪機的特性曲線上存在有“S”特性區(qū)，對水輪機工況的啟動并網(wǎng)、水輪機工況的甩負(fù)荷、調(diào)相工況轉(zhuǎn)發(fā)電等過程的運行造成了不穩(wěn)定的影響。為了避免混流式水泵水輪機運行時進入到“S”特性區(qū)，需要對其進行深入的分析和研究。
　　水泵水輪機的S特性問題是一個牽涉到了多個學(xué)科理論的一個綜合性領(lǐng)域，可以研究的方面有很多。飛逸工況是S特性產(chǎn)生的初始工況，為了研究S特性首先需要對飛逸工況有深入的了解。因此，本文對水泵水輪機在飛逸工況運行時其內(nèi)部

2、流動和對機組的影響進行了詳細(xì)的研究。
　　首先對水泵水輪機進行了單流道和全流道的數(shù)值計算，確定了活動導(dǎo)葉位于小開度和設(shè)計開度下的飛逸工況。對上述兩個工況進行了比較分析，獲得了各個主要過流部件的壓力、軸面速度等流動特征;重點比較了轉(zhuǎn)輪內(nèi)部的速度矢量圖、流線圖、渦量圖等，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部形成的渦是引起它運行不穩(wěn)定的重要原因，而渦的產(chǎn)生可能是和轉(zhuǎn)輪域內(nèi)過流通道的大小、葉片的幾何形狀等有關(guān)。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，詳細(xì)地比較了不同轉(zhuǎn)輪

3、形狀對其內(nèi)部渦的影響。本文使用七葉片轉(zhuǎn)輪、八葉片轉(zhuǎn)輪以及長短葉片轉(zhuǎn)輪進行了三維定常湍流計算，獲得了不同轉(zhuǎn)輪下其內(nèi)部渦量的變化規(guī)律;重點地比較了同一個葉片下的吸力面和壓力面的渦量分布。發(fā)現(xiàn)使用長短葉片轉(zhuǎn)輪可以有效地減少渦的產(chǎn)生，對飛逸工況下渦產(chǎn)生和發(fā)展的機理進行了初步的探索。
　　在定常計算的基礎(chǔ)上對飛逸工況下水泵水輪機進行了全流道三維非定常湍流計算。分析了小開度和設(shè)計開度下的壓力脈動、對比了小開度飛逸工況下七葉片轉(zhuǎn)輪和八葉片轉(zhuǎn)輪壓