軸流定槳式水輪機(jī)輪緣間隙對(duì)轉(zhuǎn)輪性能影響的分析研究.pdf

1、軸流定槳式水輪機(jī)對(duì)流量變化極為敏感，流量的變化直接影響了水輪機(jī)效率和出力。運(yùn)行在多泥沙河流上的軸流式水輪機(jī)因?yàn)榭瘴g和磨損造成輪緣間隙擴(kuò)大，加劇了間隙泄漏流動(dòng)，使水輪機(jī)實(shí)際有效流量減少，降低了水輪機(jī)效率和出力；嚴(yán)重情況下甚至使機(jī)組帶不上負(fù)荷，不能正常運(yùn)行。研究軸流式水輪機(jī)輪緣間隙泄漏流動(dòng)，既具有學(xué)術(shù)意義，更具有較高的工程實(shí)際意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 本文對(duì)于ZD760-LH-80型軸流定槳式水輪機(jī)，通過(guò)改變轉(zhuǎn)輪室內(nèi)徑的方法取得七種不同的轉(zhuǎn)

2、輪葉頂間隙值：0mm、1mm、3mm、6mm、8mm、10mm、15mm。在三種工況(大流量工況，額定工況，小流量工況)下利用FLUENT6.1軟件，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程紊流模型和SIMPLEC算法，對(duì)不同輪緣間隙值下的流道內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)：葉片背面、葉片頂面是受間隙流場(chǎng)影響最嚴(yán)重的區(qū)域；在三種工況下，在轉(zhuǎn)輪葉片工作面和背面進(jìn)口輪緣處均存在一個(gè)面積很小的低壓區(qū)，從小流量工況到大流量工況低壓區(qū)面積逐漸增大

3、，此區(qū)域?yàn)殚g隙泄漏渦帶起始區(qū)；間隙內(nèi)部低壓區(qū)域隨著輪緣間隙值增大而擴(kuò)大；間隙內(nèi)軸向速度沿葉輪外緣弦長(zhǎng)方向分布不一致，泄露流動(dòng)最嚴(yán)重的區(qū)域在轉(zhuǎn)輪葉片外緣距翼型頭部20％-30％弦長(zhǎng)處。 文中結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式，利用FLUENT中的表面積分功能，計(jì)算了轉(zhuǎn)輪輪緣間隙流動(dòng)區(qū)域的泄漏流量。由計(jì)算結(jié)果，可以看出三種工況下水輪機(jī)效率和出力隨著間隙值的擴(kuò)大而迅速下降；輪緣間隙值由設(shè)計(jì)的0.7mm增加15mm時(shí)，從小流量工況、額定工況到大流量工況水輪機(jī)