主軸中心孔高壓補(bǔ)水對(duì)部分負(fù)荷工況下混流式機(jī)組性能的影響研究.pdf

1、在部分負(fù)荷工況下，混流式水輪機(jī)尾水管內(nèi)部的流動(dòng)是一種具有明顯非穩(wěn)定性特征且存在螺旋渦帶的流動(dòng)，其內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)螺旋渦帶在時(shí)空上的演化發(fā)展將最終導(dǎo)致機(jī)組在部分負(fù)荷工況下出現(xiàn)振動(dòng)、噪聲、輸出功率波動(dòng)甚至尾水設(shè)備的破壞。因此，為了改善部分負(fù)荷工況下混流式機(jī)組的穩(wěn)定性，消除引發(fā)機(jī)組不穩(wěn)定運(yùn)行的根源，有必要對(duì)部分負(fù)荷工況下尾水管螺旋渦帶的控制措施開展研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴數(shù)值計(jì)算可靠性驗(yàn)證。在最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速下，從小流量工況到大流量工況

2、選取六個(gè)工況點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，通過模擬效率與試驗(yàn)效率的對(duì)比分析與三種典型工況下內(nèi)部流場(chǎng)的分析驗(yàn)證數(shù)值模擬的可靠性。結(jié)果表明：數(shù)值模擬效率與模型試驗(yàn)效率相近，誤差在允許范圍內(nèi)且變化趨勢(shì)相同，三種典型工況下的內(nèi)部流場(chǎng)也與理論分析相符。⑵在應(yīng)用主軸中心孔進(jìn)行高壓補(bǔ)水時(shí)，中心孔的補(bǔ)水量是非常重要的參數(shù)。為了獲得最佳補(bǔ)水量，本文通過 CFD數(shù)值模擬的方法對(duì)選定的兩個(gè)部分負(fù)荷工況，分別在未補(bǔ)水、1％補(bǔ)水量、3%補(bǔ)水量、5%補(bǔ)水量四種情況下進(jìn)行了定常計(jì)算，

3、并詳細(xì)分析、對(duì)比了四種情況下，轉(zhuǎn)輪及尾水管內(nèi)部流動(dòng)特性的變化。根據(jù)對(duì)比分析的結(jié)果可知，5%補(bǔ)水量可以有效改善轉(zhuǎn)輪葉片壓力分布與尾水管流態(tài)，顯著減小尾水管損失。⑶為了分析中心孔高壓補(bǔ)水對(duì)尾水管內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)的影響，對(duì)5%補(bǔ)水流量下的兩個(gè)部分負(fù)荷工況點(diǎn)進(jìn)行非定常數(shù)值模擬，獲得了監(jiān)控點(diǎn)的壓力脈動(dòng)信息和尾水管內(nèi)部流場(chǎng)，與未補(bǔ)水時(shí)的情況進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：合理的補(bǔ)水量可以有效地抑制尾水管螺旋渦帶，使渦帶變?yōu)槁杂衅牡膱A錐形，顯著減小機(jī)組的壓力