基于CFD混流式水轮机减压板结构形式研究

发布时间：2021-08-29 04:37

　　为研究减压板结构对混流式水轮机转轮上冠流道的影响,以红山嘴一级水电站#4水轮机为例,基于CFD商用软件,数值模拟额定工况下水轮机泵板装置,以排水管压力为指标验证模型的准确性,并优化减压板半径及高度,分别从泄漏水流态、主轴密封真空度、顶盖排水管压力三方面进行对比分析。结果表明,改变减压板高度较改变半径对流道内部影响更大;随着减压板高度减小或半径增大,主轴密封真空度增大且顶盖排水管压力减小;不同减压板结构上冠流道流态不尽相同。该水轮机在减压板半径不变的基础上向上移动15mm为最佳方案,实际工程可通过减小减压板高度来提高主轴密封性能。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(07)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

泵板装置工作原理示意图

真机泵板装置共计12片动泵叶，由于模型网格较多，考虑到该装置的对称特点，在确保结果准确的前提下为提高运算速度，取整体1/12的单流道作为流体域。根据红山嘴水电站提供的水轮机原始资料利用三维建模软件UG分别建立14种试验方案的模型。选取具有代表性的方案1、7、9、14的计算域模型（图2）进行分析。2.3 湍流模型和网格划分

以红山嘴一级水电站水轮机在额定水头104m和额定转速375r/min下100%出力为计算工况。各边界条件设置见图3。(1）入口边界。该模型有两个进口，即主轴密封下侧进口1和上冠间隙进口2，分别采用质量流量速率进口和总压速度进口。水轮机正常运行时主轴密封无水，因此进口1流量Q=0 m3/s。进口2总压可由水头、水机效率和伯努利方程联立求得为1.077 5MPa，速度采用圆柱坐标系，泄漏水在进入上冠间隙前具有圆周速度Vu和轴向速度Vz，取Vu、Vz组合值为进口2边界条件。其中Vu、Vz根据顶盖取水经验公式[6]计算，在该工况下Vu为定值28m/s,Vz与密封结构有关，本试验方案取Vz分别为15、17、19、21、23、25、27、29、31m/s。

【参考文献】：
期刊论文
[1]迷宫密封三维网格划分方法及数值计算[J]. 敏政,梁昌平,董志强,刘殿兴,覃大清,魏显著.  兰州理工大学学报. 2014(03)
[2]红山嘴电厂主轴密封技术改造[J]. 郭军.  石河子科技. 2013(01)
[3]西霞院电站水轮机主轴密封供水改造[J]. 赵志民,张阳,崔培磊,席兵,苏相斌.  水电能源科学. 2011(10)

硕士论文
[1]水轮机转轮间隙流动数值模拟及参数化网格生成[D]. 刘朝.华中科技大学 2011



本文编号：3369923