转轮下环间隙对混流式水轮机内部流动特性的影响

发布时间：2025-06-26 23:08

　　 水轮机转轮间隙内的泄漏涡、泄漏流等复杂的湍流易影响水轮机的性能与稳定性。为了分析下环间隙对混流式水轮机能量特性和内部流态的影响,该文基于N-S方程和SST湍流模型,考虑了0.6 Qd(Qd为设计流量工况)、0.8 Qd、Qd、1.2 Qd共4种流量工况,对5种下环间隙下的混流式水轮机模型机进行三维全流道数值计算。通过对比不同下环间隙方案对混流式水轮机效率与容积损失的影响,结合不同水轮机内部流场特征,分析下环间隙与水轮机性能的关系。计算结果表明:下环间隙由0.4 mm增大到1.3 mm,机组泄漏量增大,水轮机效率整体呈下降趋势。其中,当机组在小流量0.6 Qd工况运行时,间隙对水轮机能量特性影响最为明显,效率下降了4.1个百分点。当机组在小流量0.6 Qd与0.8 Qd工况运行时,下环间隙增大,间隙内部流场与尾水管内部流场呈现小幅度恶化;当机组在大流量1.2Qd工况运行时,下环间隙增大,转轮叶片吸力面压力分布以及尾水管内部流场均得到改善。该研究可为混流式水轮机结构设计提供有效参考。

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图1 水轮机全流道三维模型

本文研究对象为国内某电站混流式水轮机模型，该电站原型水轮机真机运行水头范围为91～112m，额定水头为96m。模型水轮机的几何参数见表1。图1为该模型机全流道三维模型计算域。图2是下环间隙的剖面示意图，水轮机下环间隙记为b。为了探究下环间隙对水轮机性能的影响，在该水轮机模型机....

图2 下环间隙轴向剖面图

图1水轮机全流道三维模型水轮机原型机与模型机具有相似性，水轮机单位转速n11与单位流量Q11的定义为[20]:

图3 部分流体域网格

为了验证网格数的合理性，保证计算精度，本文选取水轮机效率随网格数变化的曲线作为无关性验证的判断依据。网格无关性验证[27]选择在Qd流量工况，下环间隙为1mm的原始间隙下进行，通过对比不同网格数下的水轮机效率变化情况，Qd流量工况下的水轮机效率随网格数变化曲线如图4所示。由图4....

图4 网格无关性验证

图3部分流体域网格1.4数值计算结果的试验验证

本文编号：4053415