混流式水輪機(jī)減壓管和密封間隙流場(chǎng)數(shù)值模擬.pdf

1、水輪機(jī)中的減壓管和轉(zhuǎn)輪上冠密封間隙對(duì)水力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性的影響,已經(jīng)引起研究學(xué)者和電站運(yùn)行人員的普遍關(guān)注。本文采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件CFX,基于N-S方程和RNGk-ε湍流模型,通過(guò)對(duì)含減壓管和轉(zhuǎn)輪上冠密封間隙的某水電站原型水輪機(jī)進(jìn)行三維定常全流道數(shù)值計(jì)算,主要研究成果有： 分析了含減壓管和轉(zhuǎn)輪上冠密封間隙的混流式水輪機(jī)三維全流道數(shù)值模擬的建模過(guò)程,討論了減壓管和上冠密封間隙計(jì)算域的網(wǎng)格劃分方法,通過(guò)分塊網(wǎng)格技術(shù)和延伸計(jì)算域的方法

2、解決了小區(qū)域網(wǎng)格和大區(qū)域網(wǎng)格的參數(shù)傳遞問(wèn)題。 針對(duì)減壓管對(duì)混流式水輪機(jī)流場(chǎng)的擾動(dòng)作用,在上冠密封間隙值為1.5mm時(shí)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,分析了減壓管對(duì)混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上冠密封間隙、轉(zhuǎn)輪葉片前、上冠和頂蓋之間的壓力腔、尾水管流場(chǎng)的影響,以及不同數(shù)目的減壓管對(duì)轉(zhuǎn)輪上冠密封間隙的泄漏量、機(jī)組軸向水推力的影響。計(jì)算結(jié)果表明減壓管的存在有利于降低推力軸承的荷載,但需要考慮在轉(zhuǎn)輪上冠密封間隙以及轉(zhuǎn)輪上冠和項(xiàng)蓋之間的壓力腔中產(chǎn)生的壓力擾動(dòng)區(qū)的影

3、響。 在四個(gè)減壓管開(kāi)啟,40％、60％、80％、100％額定出力的工況下進(jìn)行原型水輪機(jī)全流道數(shù)值模擬計(jì)算,分析了不同轉(zhuǎn)輪上冠密封間隙值對(duì)混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上冠密封間隙、頂蓋與上冠之間的壓力腔流場(chǎng)的影響,以及不同上冠密封間隙值對(duì)轉(zhuǎn)輪上冠密封間隙的泄漏量、機(jī)組軸向水推力的影響。并對(duì)所計(jì)算的原型水輪機(jī),根據(jù)不同上冠密封間隙值的流場(chǎng)分布規(guī)律,提出了轉(zhuǎn)輪上冠密封間隙值的穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定區(qū)概念。 所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)是否設(shè)減壓管以及減壓管