泵工況下水泵水輪機空化流動特性研究.pdf

1、可逆式水泵水輪機是抽水蓄能電站最核心的組成部分，而且逐漸向高水頭、高轉(zhuǎn)速、大容量的方向發(fā)展，其運行的穩(wěn)定性問題長期以來一直受到研究者的關(guān)注。目前大多數(shù)可逆式水泵水輪機具有較高的轉(zhuǎn)速和水頭且啟動、停機頻繁，機組在實際運行中一直處于多變的流動條件下，其內(nèi)部流動變的更為復(fù)雜和特殊，從而使得研究水泵水輪機的穩(wěn)定性和可靠性等問題更加有必要。由水泵水輪機模型試驗和抽水蓄能電站運行的經(jīng)驗可知，在偏離最優(yōu)設(shè)計工況時機組會出現(xiàn)振動、噪聲、壓力脈動、空化空

2、蝕等問題?？栈陌l(fā)生不僅會使機組的水力性能下降、產(chǎn)生振動和噪聲，嚴重時還會對過流部件產(chǎn)生空蝕破壞，導(dǎo)致機組運行壽命嚴重縮短。能否保證機組具有良好的空化性能已成為衡量可逆式水泵水輪機設(shè)計制造水平的主要依據(jù)。因此，對水泵水輪機空化空蝕問題的研究，預(yù)測其發(fā)生的規(guī)律并提出相應(yīng)的改良措施和確定合理的運行條件，對保證機組穩(wěn)定安全運行具有極其重要的意義。本文以國內(nèi)某抽水蓄能電站水泵水輪機模型為研究對象，采用CFD方法并結(jié)合相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)，通過水泵水輪

3、機全流道的非定常壓力場計算，重點分析不同空化系數(shù)下葉片上的空泡分布以及表面受力情況。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對研究對象進行全流道三維幾何建模，并對各過流區(qū)域分別劃分計算網(wǎng)格并驗證網(wǎng)格的無關(guān)性，選定合理的湍流模型、空化模型和邊界條件，借助 CFD計算軟件對其進行全流道數(shù)值模擬計算。⑵對泵工況的水泵水輪機在不同空化系數(shù)下進行多工況數(shù)值模擬，并參照模型機實驗結(jié)果進行對比分析，驗證計算方案的可行性；分析了不同空化系數(shù)下轉(zhuǎn)輪-固定導(dǎo)葉區(qū)