【摘要】：由于高水頭水泵水輪機的運行水頭(揚程)和流量變幅大,水流流經轉輪葉片時流速高,機組運行工況復雜多變,比常規(guī)水輪機更易發(fā)生空蝕。因此,進行高水頭水泵水輪機空化特性的CFD數值模擬分析。首先對水輪機工況的幾個工況點進行數值模擬,并與試驗結果進行比較,驗證了數值模擬的可靠性。其次分別對水輪機工況和水泵工況進行空化流動計算。計算結果表明,水輪機工況的空化主要發(fā)生在葉片和尾水管處;水泵工況的空化主要發(fā)生在轉輪葉片上,吸力面空化比壓力面嚴重。隨著進口壓力的不斷降低,空化程度也越來越嚴重。
【圖文】：

，大流量工況效率小于試驗值，誤差最大為1.9%，最小為0.26%，滿足工程實際要求，證明數值模擬的可靠性。2.1.1空化對效率的影響仿照模型水輪機臨界空化系數測定實驗使用的方法，研究空化對水輪機能量性能的影響。以導葉開度28.91°，單位流量811.5L/s，單位轉速42.51r/min的工況為例，通過逐步降低水輪機尾水管出口壓力來減小空化數，并計算此時水輪機的效率。根據計算結果繪制曲線，如圖3所示。圖2模擬工況點與試驗工況點效率對比Fig.2Comparisonofsimulationworkingconditionsandexperimentalconditions圖1水泵水輪機整體計算三維實體圖Fig.13-Dmodelforthewholepumpturbine表1模型水泵水輪機基本參數Tab.1Basicparametersofmodelpumpturbine轉輪直徑D1（低壓側）240mm轉輪直徑D2（高壓側）476.9mm葉片數9固定導葉數20活動導葉數20導葉高度42.25mm李剛，等：基于CFD的高水頭水泵水輪機空化性能研究Vol.33No.4清潔能源CleanEnergy132

繽?所示。由圖可以看出，隨著單位流量的增加，模擬結果與試驗結果的變化趨勢大體一致，小流量工況效率高于試驗值，大流量工況效率小于試驗值，誤差最大為1.9%，最小為0.26%，滿足工程實際要求，證明數值模擬的可靠性。2.1.1空化對效率的影響仿照模型水輪機臨界空化系數測定實驗使用的方法，研究空化對水輪機能量性能的影響。以導葉開度28.91°，單位流量811.5L/s，單位轉速42.51r/min的工況為例，通過逐步降低水輪機尾水管出口壓力來減小空化數，并計算此時水輪機的效率。根據計算結果繪制曲線，如圖3所示。圖2模擬工況點與試驗工況點效率對比Fig.2Comparisonofsimulationworkingconditionsandexperimentalconditions圖1水泵水輪機整體計算三維實體圖Fig.13-Dmodelforthewholepumpturbine表1模型水泵水輪機基本參數Tab.1Basicparametersofmodelpumpturbine轉輪直徑D1（低壓側）240mm轉輪直徑D2（高壓側）476.9mm葉片數9固定導葉數20活動導葉數20導葉高度42.25mm李剛，等：基于CFD的高水頭水泵水輪機空化性能研究Vol.33No.4清潔能源CleanEnergy132

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