水輪機轉(zhuǎn)輪間隙內(nèi)的泄漏渦、泄漏流等復雜的湍流易影響水輪機的性能與穩(wěn)定性。為了分析下環(huán)間隙對混流式水輪機能量特性和內(nèi)部流態(tài)的影響,該文基于N-S方程和SST湍流模型,考慮了0.6 Qd(Qd為設計流量工況)、0.8 Qd、Qd、1.2 Qd共4種流量工況,對5種下環(huán)間隙下的混流式水輪機模型機進行三維全流道數(shù)值計算。通過對比不同下環(huán)間隙方案對混流式水輪機效率與容積損失的影響,結合不同水輪機內(nèi)部流場特征,分析下環(huán)間隙與水輪機性能的關系。計算結果表明:下環(huán)間隙由0.4 mm增大到1.3 mm,機組泄漏量增大,水輪機效率整體呈下降趨勢。其中,當機組在小流量0.6 Qd工況運行時,間隙對水輪機能量特性影響最為明顯,效率下降了4.1個百分點。當機組在小流量0.6 Qd與0.8 Qd工況運行時,下環(huán)間隙增大,間隙內(nèi)部流場與尾水管內(nèi)部流場呈現(xiàn)小幅度惡化;當機組在大流量1.2Qd工況運行時,下環(huán)間隙增大,轉(zhuǎn)輪葉片吸力面壓力分布以及尾水管內(nèi)部流場均得到改善。該研究可為混流式水輪機結構設計提供有效參考。

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1 水輪機全流道三維模型

本文研究對象為國內(nèi)某電站混流式水輪機模型，該電站原型水輪機真機運行水頭范圍為91～112m，額定水頭為96m。模型水輪機的幾何參數(shù)見表1。圖1為該模型機全流道三維模型計算域。圖2是下環(huán)間隙的剖面示意圖，水輪機下環(huán)間隙記為b。為了探究下環(huán)間隙對水輪機性能的影響，在該水輪機模型機....

圖2 下環(huán)間隙軸向剖面圖

圖1水輪機全流道三維模型水輪機原型機與模型機具有相似性，水輪機單位轉(zhuǎn)速n11與單位流量Q11的定義為[20]:

圖3 部分流體域網(wǎng)格

為了驗證網(wǎng)格數(shù)的合理性，保證計算精度，本文選取水輪機效率隨網(wǎng)格數(shù)變化的曲線作為無關性驗證的判斷依據(jù)。網(wǎng)格無關性驗證[27]選擇在Qd流量工況，下環(huán)間隙為1mm的原始間隙下進行，通過對比不同網(wǎng)格數(shù)下的水輪機效率變化情況，Qd流量工況下的水輪機效率隨網(wǎng)格數(shù)變化曲線如圖4所示。由圖4....

圖4 網(wǎng)格無關性驗證

圖3部分流體域網(wǎng)格1.4數(shù)值計算結果的試驗驗證

本文編號：4053415