液力透平滑移系數(shù)與運(yùn)行穩(wěn)定性研究.pdf

1、液體能量回收透平具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、維護(hù)方便、能量回收效果好回收范圍廣等特點(diǎn)，在工業(yè)流程中的液體能量回收領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。對液體能量回收透平的研究可提高能源利用率、降低單位 GDP能耗，對我國經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前對液力透平回收能量的研究主要是利用泵反轉(zhuǎn)用作液力透平，很少有關(guān)于液力透平基本理論的研究，液力透平的運(yùn)行穩(wěn)定性不佳。為了對液力透平進(jìn)行深入的研究，對液力透平基本理論和運(yùn)行穩(wěn)定性的研究就顯得十分必要。

2、>　　本文應(yīng)用理論分析的方法對液力透平的滑移系數(shù)和基本方程進(jìn)行了研究，以XWT500－18型液力透平為研究對象，采用數(shù)值模擬的方法研究了蝸殼結(jié)構(gòu)對液力透平運(yùn)行穩(wěn)定性的影響。本文的主要工作和研究結(jié)果如下：
　　1、通過分析軸向旋渦對液力透平葉輪進(jìn)、出口速度三角形的影響發(fā)現(xiàn)：軸向旋渦對進(jìn)口速度三角形影響很?。惠S向旋渦的影響使得葉輪出口相對速度向葉輪旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了速度滑移。結(jié)合相關(guān)理論推導(dǎo)出液力透平葉輪出口滑移系數(shù)與葉片數(shù)、葉片出

3、口安放角的關(guān)系式。
　　2、由推導(dǎo)出的滑移系數(shù)公式得到適用于液力透平的理論水頭計(jì)算公式，得出液力透平理論水頭與流量的關(guān)系；用三臺不同比轉(zhuǎn)速液力透平的外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對所推導(dǎo)的公式進(jìn)行了驗(yàn)證，公式計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)：理論水頭與實(shí)驗(yàn)水頭隨流量變化規(guī)律相同，液力透平的水力效率與實(shí)驗(yàn)效率隨流量變化規(guī)律一致；在最優(yōu)工況點(diǎn)附近，水力效率達(dá)到最高，理論水頭與實(shí)際水頭差值最小，都呈線性變化趨勢；當(dāng)偏離最優(yōu)工況時(shí)，水力損失增大理論水頭與實(shí)驗(yàn)水

4、頭的差值增大；隨著比轉(zhuǎn)速的增大，透平的最優(yōu)效率增大，水力效率也隨之增大，理論水頭與實(shí)驗(yàn)水頭的差值減小。
　　3、采用單蝸殼與雙蝸殼液力透平的葉輪徑向力在最優(yōu)工況下都很??；當(dāng)偏離最優(yōu)工況時(shí)，單蝸殼與雙蝸殼的葉輪徑向力都增大，且偏離最優(yōu)工況越大徑向力越大，但單蝸殼的葉輪徑向力增長幅度小于雙蝸殼。
　　隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，采用單蝸殼和雙蝸殼的液力透平葉輪轉(zhuǎn)矩和徑向力的矢量都呈現(xiàn)出周期性變化規(guī)律，徑向力和轉(zhuǎn)矩的波動頻率以葉片通過頻率為主

5、；在最優(yōu)工況下，單蝸殼和雙蝸殼的葉輪徑向力數(shù)值和脈動幅值最小，徑向力矢量整體上呈橢圓形變化規(guī)律；當(dāng)偏離最優(yōu)工況時(shí)，單蝸殼與雙蝸殼的葉輪徑向力數(shù)值與脈動幅值都增大，徑向力矢量變化劇烈；在相同工況下，雙蝸殼的葉輪徑向力數(shù)值和脈動幅值均大于單蝸殼，并且徑向力矢量的變化較單蝸殼劇烈；
　　4、在葉輪旋轉(zhuǎn)過程中，采用單蝸殼與雙蝸殼的液力透平內(nèi)部流場的壓力、速度和流線分布呈周期性變化；單蝸殼與雙蝸殼液力透平內(nèi)部流場的壓力、速度、流線分布在最優(yōu)

6、工況下最為理想，流動狀態(tài)較好；當(dāng)偏離最優(yōu)工況時(shí)，流動穩(wěn)定性被破壞，流道內(nèi)產(chǎn)生了大量漩渦，液力透平流道的壓力、速度、流線分布不如最優(yōu)工況；由于隔板的存在使得雙蝸殼液力透平內(nèi)部流場在偏離最優(yōu)工況時(shí)不如單蝸殼液力透平理想。
　　5、采用單蝸殼與雙蝸殼的液力透平蝸殼內(nèi)部壓力脈動都呈周期性變化，在一個葉輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)壓力脈動次數(shù)等于葉片數(shù)，壓力脈動的主頻為葉片頻率，其它脈動頻率為葉片倍頻；單蝸殼液力透平內(nèi)部壓力脈動由葉輪與隔舌間動靜干涉作用引