泵工況下水泵水輪機(jī)空化流動特性研究.pdf

1、可逆式水泵水輪機(jī)是抽水蓄能電站最核心的組成部分，而且逐漸向高水頭、高轉(zhuǎn)速、大容量的方向發(fā)展，其運(yùn)行的穩(wěn)定性問題長期以來一直受到研究者的關(guān)注。目前大多數(shù)可逆式水泵水輪機(jī)具有較高的轉(zhuǎn)速和水頭且啟動、停機(jī)頻繁，機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中一直處于多變的流動條件下，其內(nèi)部流動變的更為復(fù)雜和特殊，從而使得研究水泵水輪機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性等問題更加有必要。由水泵水輪機(jī)模型試驗(yàn)和抽水蓄能電站運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)可知，在偏離最優(yōu)設(shè)計(jì)工況時機(jī)組會出現(xiàn)振動、噪聲、壓力脈動、空化空

2、蝕等問題?？栈陌l(fā)生不僅會使機(jī)組的水力性能下降、產(chǎn)生振動和噪聲，嚴(yán)重時還會對過流部件產(chǎn)生空蝕破壞，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行壽命嚴(yán)重縮短。能否保證機(jī)組具有良好的空化性能已成為衡量可逆式水泵水輪機(jī)設(shè)計(jì)制造水平的主要依據(jù)。因此，對水泵水輪機(jī)空化空蝕問題的研究，預(yù)測其發(fā)生的規(guī)律并提出相應(yīng)的改良措施和確定合理的運(yùn)行條件，對保證機(jī)組穩(wěn)定安全運(yùn)行具有極其重要的意義。本文以國內(nèi)某抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)模型為研究對象，采用CFD方法并結(jié)合相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過水泵水輪

3、機(jī)全流道的非定常壓力場計(jì)算，重點(diǎn)分析不同空化系數(shù)下葉片上的空泡分布以及表面受力情況。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對研究對象進(jìn)行全流道三維幾何建模，并對各過流區(qū)域分別劃分計(jì)算網(wǎng)格并驗(yàn)證網(wǎng)格的無關(guān)性，選定合理的湍流模型、空化模型和邊界條件，借助 CFD計(jì)算軟件對其進(jìn)行全流道數(shù)值模擬計(jì)算。⑵對泵工況的水泵水輪機(jī)在不同空化系數(shù)下進(jìn)行多工況數(shù)值模擬，并參照模型機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證計(jì)算方案的可行性；分析了不同空化系數(shù)下轉(zhuǎn)輪-固定導(dǎo)葉區(qū)