混流式水轮机叶道涡形成分析及抑制研究

发布时间：2021-11-19 11:27

　　可再生能源的大力发展要求水电机组更加频繁地运行在部分负荷,以平衡电网参数,导致部分负荷下的叶道涡特性成为水轮机水力设计及优化的一个重要考核指标。本文基于理论分析和水轮机模型试验,分析了混流式水轮机叶道涡的形成原因,并提出抑制叶道涡初生和发展的有效措施。研究表明,水轮机转轮不能适应流量较大范围的变化而导致转轮内稳定连续的压力梯度被打破可能是影响叶道涡形成的因素之一。通过压缩转轮流道,采用仿生流线型设计及控制叶片扭曲程度对转轮进行改型,能够有效抑制和推迟叶道涡的初生及发展,为进一步扩大水轮机的稳定运行范围提供参考。 

【文章来源】：水力发电学报. 2020,39(12)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

转轮改型方案

表2为相同试验条件下改型前后叶道涡初生及发展工况单位流量统计，图8为改型前后叶道涡初生线及发展线在模型综合特性曲线上的位置。表2统计结果表明，在最高水头、最低单位转速62.5 r/min条件下，方案1的叶道涡性能略好于方案2；在中高水头以下，单位转速64.5 r/min以上，方案2的叶道涡性能均优于方案1；两种方案的叶道涡最大差异出现在最低水头，方案1在导叶转角15°左右，单位流量386 l/s时出现了叶道涡，方案2初生叶道涡发生在10.2°左右，单位流量250 l/s，单位流量相差136 l/s。因此在整个运行水头范围内，方案2的叶道涡性能优于方案1。

图9结果显示，改型前转轮流道中的压力梯度发生显著变化，出现一个高强度的压力梯度分布区域，该区域与可视化试验中观测到的叶道涡位置相对应，其对叶道涡的形成有重要贡献，因此本文认为水轮机运行在小流量工况引起转轮内部压力梯度不连续可能是影响叶道涡形成的因素之一；改型后，转轮流道由进口至出口压力梯度变化均匀，未出现明显的突变，表明改型后的转轮对流场有较强的控制作用，有效地避免了叶道涡的诱发。因此本文提出的改型方案成功延迟和抑制了叶道涡的初生及发展，有效扩展了水轮机的运行范围。4 结论

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3504940