水泵水輪機(jī)泵工況小流量流動(dòng)特性研究.pdf

1、水泵水輪機(jī)作水泵運(yùn)行時(shí)大部分運(yùn)行在非設(shè)計(jì)工況，由于可逆式機(jī)組工況轉(zhuǎn)換頻繁，大多會(huì)流經(jīng)小流量工況，并且機(jī)組會(huì)出現(xiàn)諸多不穩(wěn)定現(xiàn)象，如：泵的轉(zhuǎn)輪進(jìn)口前會(huì)產(chǎn)生一定程度的回流及繞流現(xiàn)象，沖擊損失大；機(jī)組的外特性曲線上易出現(xiàn)“駝峰”現(xiàn)象，造成啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)輸入功率震蕩以及壓力脈動(dòng)等，這些均不利于機(jī)組的穩(wěn)定高效運(yùn)行。為了詳細(xì)地研究可逆式機(jī)組在小流量工況的流動(dòng)特性，本文基于不可壓流體的N-S方程和SSTk-ω湍流模型，以一低比轉(zhuǎn)速水泵水輪機(jī)模型機(jī)為研究

2、對(duì)象，采用CFD數(shù)值模擬方法，對(duì)機(jī)組小流量工況的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行全流道數(shù)值研究。主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　首先，通過(guò)對(duì)流量為設(shè)計(jì)流量的0．2-1．0倍時(shí)的水泵水輪機(jī)的性能分析可知，雙列葉柵區(qū)域在整個(gè)機(jī)組各部件中水力損失所占比重最大；尾水管出口(轉(zhuǎn)輪進(jìn)口前)處存在同流和繞流現(xiàn)象，使轉(zhuǎn)輪部分流道在靠近下環(huán)位置出現(xiàn)紊流。機(jī)組特性曲線出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象，在流量低于0．6Qd時(shí)機(jī)組揚(yáng)程隨著流量的減小呈正斜率變化。
　　第二，對(duì)模型機(jī)組全流道進(jìn)行

3、非定常計(jì)算，探討機(jī)組內(nèi)部不穩(wěn)定流動(dòng)特征的構(gòu)成和各自所呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力頻譜特性。通過(guò)分析各個(gè)部件中監(jiān)控點(diǎn)壓力的時(shí)域特性，并采用傅里葉變換總結(jié)頻域特性，可以得出機(jī)組中主要存在主頻為1．468Hz、17．62Hz和4．4055Hz等的脈動(dòng)成分。轉(zhuǎn)輪內(nèi)部脈動(dòng)幅度最大，活動(dòng)導(dǎo)葉葉道間次之。
　　第三，為了改善機(jī)組泵工況小流量的流動(dòng)特性，本文對(duì)轉(zhuǎn)輪采取了兩種改型方案，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，轉(zhuǎn)輪改型可以有效改善機(jī)組內(nèi)部流動(dòng)，達(dá)到延遲駝峰效果。對(duì)比兩種