环境因素对水泵水轮机空化特性的影响研究

发布时间：2020-06-09 07:45

【摘要】：水泵水轮机稳定性问题已经成为需要重点关注的关键性问题,特别是转轮叶片空化和双列叶栅内的空化涡引起的机组振动和噪声,是影响机组稳定运行的重要因素之一。尤其是高海拔和高寒地区的抽水蓄能电站,温度和大气压力变化对机组的空化以及稳定性产生重要的影响。基于以上问题,本文旨在探究水泵工况转轮内空化流动特性、双列叶栅内的空化涡流动机理以及环境因素对机组空化性能的影响,为改善水泵水轮机的空化性能、解决高寒和高海拔地区抽水蓄能电站的长期稳定运行提供理论依据,对水泵水轮机的安全稳定运行具有重要的工程应用价值。结论如下:(1)水泵工况空化性能的数值及试验研究。通过对比数值模拟与空化试验的结果可知,二者具有较好的吻合度,且能够较好的给出转轮空化的发展过程。QQ_r时,水泵工况转轮内空化首先发生在叶片进口背面;Q㧐Q_r时,水泵工况转轮内空化首先发生在叶片进口正面。随着空化系数的减小以及转轮离心力的作用下,大流量工况转轮内的空化较严重,大量气泡阻塞流道,影响叶片表面载荷的分布,使转轮内的水力损失增加。(2)对水泵工况双列叶栅内出现的空化涡现象进行研究。结果表明:随着空化系数的减小,双列叶栅内的失速涡强度逐渐增大,形成空化涡。空化涡主要从靠近蜗壳鼻端处的导叶域内产生,在水流逆向扩散的作用下向相邻导叶内延伸。空化涡使导水机构产生低频高幅值的力矩波动。随着空化系数的减小,无叶区内的压力脉动幅值增大,而双列叶栅和转轮内的压力脉动幅值减小。(3)考虑环境因素对高水头水泵水轮机空化性能的影响进行研究。水轮机工况下,相对大气压力变化,温度变化对水轮机工况的空化性能影响较大。水泵工况下,温度降低使转轮内水流的湍动能增大;综合考虑温度变化和大气压力变化时,温度和大气压力降低使转轮叶片载荷降低,转轮空化性能下降,水泵工况的空化性能主要受大气压力的影响。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV136

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