為了深入研究尾水管內(nèi)的流動(dòng)特性,結(jié)合某電站混流式水輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況,基于標(biāo)準(zhǔn)的κ-ε湍流模型,選用Fluent軟件在額定水頭不同導(dǎo)葉開(kāi)度下對(duì)其進(jìn)行全流道數(shù)值模擬,分析了不同導(dǎo)葉開(kāi)度對(duì)混流式水輪機(jī)尾水管內(nèi)部流動(dòng)特性的影響。結(jié)果表明,當(dāng)導(dǎo)葉開(kāi)度為100%時(shí)尾水管內(nèi)部形成了周期空化渦帶,此渦帶的存在易導(dǎo)致水輪機(jī)機(jī)組產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng);當(dāng)導(dǎo)葉開(kāi)度較小時(shí),尾水管內(nèi)速度分布較為均勻;尾水管進(jìn)口段的壓力分布情況對(duì)導(dǎo)葉開(kāi)度的變化較為敏感,可通過(guò)合理控制導(dǎo)葉開(kāi)度來(lái)減小尾水管內(nèi)的水力振動(dòng),降低水力損失。 

【文章來(lái)源】：水電能源科學(xué). 2020,38(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

水輪機(jī)三維幾何模型

水輪機(jī)過(guò)流部件網(wǎng)格劃分

在導(dǎo)葉開(kāi)度分別為40%、70%、100%下，選取每個(gè)開(kāi)度下一個(gè)周期內(nèi)參考斷面的壓力進(jìn)行分析，尾水管不同位置的截面圖見(jiàn)圖3。圖4分別為40%、70%、100%開(kāi)度下參考斷面壓力分布云圖。由圖4可看出，在尾水管參考斷面的壓力均為負(fù)壓區(qū)，當(dāng)導(dǎo)葉開(kāi)度為40%時(shí)，斷面中心區(qū)域存在一個(gè)不規(guī)則的主負(fù)壓區(qū)，這是由于流體經(jīng)轉(zhuǎn)輪出口流出時(shí)以周向速度為主的狀態(tài)貼著尾水管壁被甩出，導(dǎo)致流體分流后在參考斷面上形成一個(gè)低壓空腔。隨著導(dǎo)葉開(kāi)度的增加，當(dāng)導(dǎo)葉開(kāi)度為70%時(shí)，參考斷面偏心區(qū)域處的不規(guī)則的主負(fù)壓區(qū)占據(jù)了斷面的較大部分區(qū)域，由于主負(fù)壓區(qū)的壓力較小，而邊緣處的壓力較大，使得在尾水管中心區(qū)域可能產(chǎn)生空化渦帶，在長(zhǎng)期的作用下易對(duì)尾水管內(nèi)造成嚴(yán)重的空蝕，還可看出主負(fù)壓區(qū)直接與尾水管壁面相接觸。當(dāng)導(dǎo)葉開(kāi)度為100%時(shí)，整個(gè)參考斷面的壓力均為負(fù)壓區(qū)，相比前兩種情況最大和最小壓力差值最大，主負(fù)壓區(qū)位于截面的中間區(qū)域，由于在該種情況下截面邊緣處的壓力分布明顯不均勻，這易導(dǎo)致尾水管中產(chǎn)生較為嚴(yán)重的壓力脈動(dòng)。通過(guò)與前2種情況比較可看出，該種情況下截面主負(fù)壓區(qū)的位置更接近截面的中心區(qū)域，壓力值最小�？梢�(jiàn)，隨著導(dǎo)葉開(kāi)度的增大，參考斷面上最大和最小壓力之間的差值也逐漸增大。在100%開(kāi)度時(shí)其壓力最低，即在該情況下易發(fā)生空化現(xiàn)象。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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