带分流叶片水泵水轮机小开度下非定常分析

发布时间：2021-04-10 07:26

　　为了研究带分流叶片水泵水轮机在小开度运行下各工况的内流特点及受力特点,以国内某带分流叶片水泵水轮机抽水蓄能电站的水力模型为分析对象,运用CFD数值模拟方法,采用SST k-ω计算模型,对其7.5°开度下的水轮机工况、制动工况和反水泵工况的内流特性进行了非定常数值模拟计算,分析了各工况下机组内部典型监测点的压力脉动特性及轴向力分布规律.结果表明:CFD数值计算能较好地模拟分析带分流叶片水泵水轮机的内流特性;在制动工况和反水泵工况下,转轮流道内出现明显的不稳定流动,二次流和涡结构充满整个转轮,进而引起水流拥堵,分流叶片可以使转轮的出水速度更加均匀;机组甩负荷运行进入制动工况后,转轮所受轴向力明显变大,并伴有负值出现,波动幅度也较大;分流叶片的存在可以预防转轮区出现负压,有助于降低涡结构的强度. 

【文章来源】：排灌机械工程学报. 2020,38(12)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

三维水体模型和网格划分

式(1)和式(2)是单位转速n11和单位流量Q11的关系，以此绘制S特性曲线．图2为模型试验和数值模拟的S特性曲线图，能明显看出曲线的S特性．表2为误差分析，由表可知，模拟得出的Q11-n11特性曲线中，n11平均误差η较小，误差在3%以内，Q11平均误差较大，误差在10%左右，与模型试验的结果曲线呈相似的变化趋势．选取S特性曲线上变化处的点T1,T3和T4进行具体分析，点T1处在水轮机工况，点T3处在制动工况，点T4处在反水泵工况．

为研究小开度下带分流叶片水泵水轮机内各过流部件的压力脉动特点，取其导叶开度7.5°的水轮机工况、制动工况和反水泵工况进行非定常数值模拟计算．沿水流流动方向依次在水泵水轮机各内流部件设置6个监测点，即点A,B,C,D,E,F，分别位于蜗壳进口处，蜗壳转弯处，固定导叶、活动导叶间的无叶区，导叶、转轮间的无叶区，尾水管直锥管处，尾水管弯管段，如图3所示．压力脉动的基频为转轮的转频fn，转轮每旋转4°作为计算时间步长，共计算10个周期，取最后1个周期结果进行分析．计算过程中监测各监测点压力脉动数据，最后再将各点压力脉动数据编入轴向力计算公式，监测轴向力．2 计算结果分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]带MGV装置水泵水轮机无叶区压力脉动特性[J]. 李琪飞,张震,李仁年,宋启策,张建勋.  排灌机械工程学报. 2018(12)
[2]混流式水泵水轮机小开度S特性区内流特性分析[J]. 朱伟,肖业祥,姚洋阳,罗永要,曾崇济,王正伟.  水力发电学报. 2015(10)
[3]低水头下水泵水轮机水轮机工况压力脉动研究[J]. 李仁年,谭海燕,李琪飞,韩伟,蒋雷.  水力发电学报. 2015(08)
[4]水泵水轮机反水泵工况区压力脉动特性分析[J]. 李琪飞,蒋雷,李仁年,权辉.  水利学报. 2015(03)
[5]水泵水轮机水轮机工况大流量区数值分析[J]. 张梁,郭雷,尹俊连,王乐勤,吴玉林.  排灌机械工程学报. 2012(05)



本文编号：3129231