混流式水泵水輪機駝峰區(qū)數(shù)值模擬及試驗研究.pdf

1、水泵水輪機的泵工況特性曲線上存在駝峰區(qū)，對泵工況穩(wěn)定運行造成不利影響。為此水泵水輪機用戶在標書和合同上通常對泵工況特性的駝峰區(qū)安全裕度做出嚴格規(guī)定。為避免水泵水輪機泵工況運行進入駝峰區(qū)，有必要對水泵水輪機泵工況駝峰區(qū)特性進行深入研究。本文采用試驗研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對水泵水輪機在駝峰區(qū)運行時轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動以及對機組的影響進行了詳細的研究。
　　 首先對水泵水輪機模型在泵工況下，取不同導(dǎo)葉開口進行了能量特性和駝峰區(qū)壓力脈動試

2、驗。繪制出水泵水輪機泵工況能量特性曲線，獲得了某開口泵工況在不同流量下轉(zhuǎn)輪進口流態(tài)的特征，并對駝峰區(qū)工況下水泵水輪機蝸殼出口、導(dǎo)葉后轉(zhuǎn)輪前、頂蓋和轉(zhuǎn)輪之間、錐管上游和錐管下游、肘管上游和肘管下游7個測點進行了壓力脈動試驗。
　　 而后，應(yīng)用定常、不可壓縮的三維 Navier-Stokes方程以及 RNG k-ε湍流模型對水泵水輪機泵工況進行了單流道和全流道的三維湍流流場計算與分析，預(yù)測了水泵水輪機泵工況的揚程，并與水泵水輪機泵工

3、況在相關(guān)開口下的試驗值進行了比較。分析結(jié)果指出：隨著流量減小，水泵水輪機轉(zhuǎn)輪出口靠近上冠處出現(xiàn)的流動分離、從導(dǎo)葉進口流向轉(zhuǎn)輪出口的二次回流、尾水管直錐段靠近轉(zhuǎn)輪進口處出現(xiàn)的正旋流動、轉(zhuǎn)輪葉片負壓面出口相對速度大小和方向的變化對水泵水輪機泵工況特性曲線駝峰區(qū)的形成有重要影響；若在水泵水輪機水力設(shè)計中對導(dǎo)葉和上冠型線進行優(yōu)化設(shè)計、采取措施延遲或減小轉(zhuǎn)輪進口回流的出現(xiàn)和發(fā)展，則有可能大大提高水泵水輪機泵工況在駝峰區(qū)的性能。
　　 本研