导叶开度对混流式水轮机尾水管内流动特性的影响

发布时间：2021-03-07 20:15

　　为了深入研究尾水管内的流动特性,结合某电站混流式水轮机的实际运行情况,基于标准的κ-ε湍流模型,选用Fluent软件在额定水头不同导叶开度下对其进行全流道数值模拟,分析了不同导叶开度对混流式水轮机尾水管内部流动特性的影响。结果表明,当导叶开度为100%时尾水管内部形成了周期空化涡带,此涡带的存在易导致水轮机机组产生强烈振动;当导叶开度较小时,尾水管内速度分布较为均匀;尾水管进口段的压力分布情况对导叶开度的变化较为敏感,可通过合理控制导叶开度来减小尾水管内的水力振动,降低水力损失。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(03)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

水轮机三维几何模型

水轮机过流部件网格划分

在导叶开度分别为40%、70%、100%下，选取每个开度下一个周期内参考断面的压力进行分析，尾水管不同位置的截面图见图3。图4分别为40%、70%、100%开度下参考断面压力分布云图。由图4可看出，在尾水管参考断面的压力均为负压区，当导叶开度为40%时，断面中心区域存在一个不规则的主负压区，这是由于流体经转轮出口流出时以周向速度为主的状态贴着尾水管壁被甩出，导致流体分流后在参考断面上形成一个低压空腔。随着导叶开度的增加，当导叶开度为70%时，参考断面偏心区域处的不规则的主负压区占据了断面的较大部分区域，由于主负压区的压力较小，而边缘处的压力较大，使得在尾水管中心区域可能产生空化涡带，在长期的作用下易对尾水管内造成严重的空蚀，还可看出主负压区直接与尾水管壁面相接触。当导叶开度为100%时，整个参考断面的压力均为负压区，相比前两种情况最大和最小压力差值最大，主负压区位于截面的中间区域，由于在该种情况下截面边缘处的压力分布明显不均匀，这易导致尾水管中产生较为严重的压力脉动。通过与前2种情况比较可看出，该种情况下截面主负压区的位置更接近截面的中心区域，压力值最小。可见，随着导叶开度的增大，参考断面上最大和最小压力之间的差值也逐渐增大。在100%开度时其压力最低，即在该情况下易发生空化现象。

【参考文献】：
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本文编号：3069736