水輪機(jī)尾水管空化流動(dòng)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著水輪發(fā)電機(jī)組向大容量、高比轉(zhuǎn)速、高效率的方向發(fā)展，水輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行越來(lái)越多受到人們的重視。而空化渦帶是混流式水輪機(jī)和可逆式水輪機(jī)尾水管中出現(xiàn)的一種固有的不穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象，它所產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)是造成這類(lèi)機(jī)組振動(dòng)的最主要根源。因此有必要了解空化渦帶形成的機(jī)理，并針對(duì)不同工況下的空化渦帶形態(tài)和壓力脈動(dòng)規(guī)律進(jìn)行計(jì)算和分析。本文采用局部密度變化的單流體空化模型對(duì)混流式水輪機(jī)尾水管的空化渦帶進(jìn)行了計(jì)算。該模型在混合物Navie-Stokes方程

2、的基礎(chǔ)上耦合空泡輸運(yùn)方程，以模擬液體和氣體之間的相變，引入體積分?jǐn)?shù)以計(jì)算空化區(qū)域的混合物密度。同時(shí)采用RNGk-ε雙方程模型求解雷諾平均方程，流場(chǎng)計(jì)算的方法則采用壓力—速度—密度修正方法。 通過(guò)數(shù)值模擬，得到了不同工況下尾水管內(nèi)部空化流場(chǎng)的速度和壓力分布，分析了空化渦帶的形態(tài)和壓力脈動(dòng)周期、頻率和幅值。比較了同一工況不同裝置空化系數(shù)下，尾水管空化渦帶的形態(tài)和壓力脈動(dòng)規(guī)律。 研究發(fā)現(xiàn)在部分負(fù)荷工況下模擬出了尾水管空化渦帶，