水泵水輪機泵工況小流量流動特性研究.pdf

1、水泵水輪機作水泵運行時大部分運行在非設(shè)計工況，由于可逆式機組工況轉(zhuǎn)換頻繁，大多會流經(jīng)小流量工況，并且機組會出現(xiàn)諸多不穩(wěn)定現(xiàn)象，如：泵的轉(zhuǎn)輪進口前會產(chǎn)生一定程度的回流及繞流現(xiàn)象，沖擊損失大；機組的外特性曲線上易出現(xiàn)“駝峰”現(xiàn)象，造成啟動過程中出現(xiàn)輸入功率震蕩以及壓力脈動等，這些均不利于機組的穩(wěn)定高效運行。為了詳細地研究可逆式機組在小流量工況的流動特性，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)速水泵水輪機模型機為研究

2、對象，采用CFD數(shù)值模擬方法，對機組小流量工況的內(nèi)部流動進行全流道數(shù)值研究。主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　首先，通過對流量為設(shè)計流量的0．2-1．0倍時的水泵水輪機的性能分析可知，雙列葉柵區(qū)域在整個機組各部件中水力損失所占比重最大；尾水管出口(轉(zhuǎn)輪進口前)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。機組特性曲線出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象，在流量低于0．6Qd時機組揚程隨著流量的減小呈正斜率變化。
　　第二，對模型機組全流道進行

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