【论文精选】混流式水轮机下环间隙内部流动特性分析

科技工作者之家 2020-05-25

来源:农业工程学报


《农业工程学报》2020年第36卷第2期刊载了西安理工大学等单位吴子娟、梁武科、董玮、高晨辉与陈帝伊的论文——“转轮下环间隙对混流式水轮机内部流动特性的影响”。该研究由国家优秀青年科学基金项目(项目号:51622906)等资助。



混流式水轮机的下环间隙是转轮下环上的非接触式密封装置,间隙值的大小关系到机组的容积损失,进而影响水轮机的效率及出力。间隙的泄漏涡、泄漏流等复杂的湍流对转轮与尾水管内部流态具有明显的干扰作用。


该研究以国内某电站混流式水轮机模型为研究对象,该电站原型水轮机真机运行水头范围为91~112 m,额定水头为96 m。为了分析下环间隙对混流式水轮机能量特性和内部流态的影响,基于N-S方程和SST湍流模型,考虑了0.6Qd、0.8Qd、Qd、1.2Qd共4种流量工况,对0.4、0.6、0.8、1.0、1.3 mm共5种下环间隙下的混流式水轮机模型机进行三维全流道数值计算。通过对比不同下环间隙方案对混流式水轮机效率与容积损失的影响,结合不同水轮机内部流场特征,分析下环间隙与水轮机性能的关系。


计算结果表明:下环间隙由0.4 mm增大到1.3 mm,机组泄漏量增大,水轮机效率整体呈下降趋势。其中,当机组在小流量0.6Qd工况运行时,间隙对水轮机能量特性影响最为明显,效率下降了4.1%。当机组在小流量0.6Qd与0.8Qd工况运行时,下环间隙增大,间隙内部流场与尾水管内部流场呈现小幅度恶化;当机组在大流量1.2Qd工况运行时,下环间隙增大,转轮叶片吸力面靠近下环出口处的负压区会减小,尾水管直锥段与弯肘段的流线趋于顺畅,尾水管进口中心的空腔涡带强度减弱,转轮叶片吸力面压力分布以及尾水管内部流场均得到改善。该研究可为混流式水轮机结构设计提供有效参考。


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来源:gh_c45100f8f9c0 农业工程学报

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