二次流對(duì)六噴嘴沖擊式水輪機(jī)性能影響的研究.pdf

1、隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)電力的需求量不斷增長(zhǎng)，電能正成為人們需求增長(zhǎng)最快的能源。我國(guó)水電開發(fā)逐步由低水頭大流量向高水頭發(fā)展，沖擊式水輪機(jī)具有適應(yīng)高水頭運(yùn)行的特點(diǎn)，多噴嘴沖擊式水輪機(jī)能有效提高沖擊式水輪機(jī)的出力特性，沖擊式水輪機(jī)也逐步由單噴嘴向多噴嘴發(fā)展。我國(guó)對(duì)沖擊式水輪機(jī)的研究相比技術(shù)成熟的混流式水輪機(jī)還屬于起步階段。由于沖擊式水輪機(jī)在工作的過程中屬于三維非定常的兩相流動(dòng)，流動(dòng)的復(fù)雜性也增加了對(duì)沖擊式水輪機(jī)

2、研究的困難。沖擊式水輪機(jī)的給水機(jī)構(gòu)中既有典型的彎管流動(dòng)，也有分岔管流動(dòng)，兩種流動(dòng)產(chǎn)生的二次流會(huì)對(duì)進(jìn)入噴嘴前的流態(tài)分布造成的影響，這種影響不斷向下游發(fā)展會(huì)影響射流的形狀，造成射流質(zhì)量下降。沖擊式水輪機(jī)的效率是由給水單元效率和轉(zhuǎn)輪區(qū)效率共同決定，轉(zhuǎn)輪區(qū)的效率與射流質(zhì)量密切相關(guān)。所以研究二次流在沖擊式水輪機(jī)給水單元的發(fā)展、變化過程就顯得很重要。本文對(duì)某一型號(hào)的六噴嘴沖擊式數(shù)輪機(jī)模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.通過分析六噴

3、嘴沖擊式水輪機(jī)給水機(jī)構(gòu)能量損失情況，找出造成六噴嘴沖擊式水輪機(jī)給水機(jī)構(gòu)能量損失的原因；
　　2.通過研究二次流在六噴嘴沖擊式水輪機(jī)給水機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生，發(fā)展和變化的過程，探究二次流向下游的發(fā)展過程及射流內(nèi)部流態(tài)的發(fā)展過程，找出上游來流對(duì)射流流態(tài)和形狀的影響；
　　3.對(duì)六噴嘴沖擊式水輪機(jī)進(jìn)行全流域數(shù)值模擬，通過分析射流在水斗上的工作過程，找出沖擊式水輪機(jī)的工作特性和內(nèi)部的不良流動(dòng)現(xiàn)象。
　　研究結(jié)果表明，六噴嘴沖擊式水輪機(jī)給

4、水機(jī)構(gòu)的能量損失主要分為配水環(huán)管能量損失和噴嘴能量損失，其中噴嘴能量損失是給水機(jī)構(gòu)的主要損失，且噴嘴損失量在相同開度時(shí)隨著水頭的增加而增加，但占總水頭比基本保持恒定。六噴嘴沖擊式水輪機(jī)由于配水環(huán)管屬于典型的彎管流動(dòng)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生典型的沿水平面對(duì)稱的迪恩渦對(duì)。由于分岔管處過渡不均勻和流體的轉(zhuǎn)向，這種對(duì)稱的迪恩渦對(duì)會(huì)向分岔管內(nèi)側(cè)偏移，并不斷向后發(fā)展，造成射流在內(nèi)側(cè)產(chǎn)生分岔流動(dòng)；對(duì)于六噴嘴沖擊式水輪機(jī)，其內(nèi)部存在嚴(yán)重的不良流動(dòng)現(xiàn)象，其中水斗背面