大型混流式水泵水輪機轉(zhuǎn)輪的研究.pdf

1、本文首先應用CFD技術和水力設計CAD軟件對深圳抽水蓄能電站水泵水輪機模型轉(zhuǎn)輪進行了泵工況水力性能優(yōu)化，研究結果表明：影響水泵工況揚程的主要因素是轉(zhuǎn)輪的出口直徑；影響水泵工況空化性能的主要因素是葉片的進口邊位置以及葉片進口處的翼型形狀。同時，探討了在沒有參考模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線下如何預測水泵水輪機模型轉(zhuǎn)輪水輪機工況性能的方法；并應用理論上的和統(tǒng)計規(guī)律的水泵工況與水輪機工況的參數(shù)匹配關系深入研究了深圳電站水泵水輪機模型轉(zhuǎn)輪兩種工況水力參數(shù)

2、的匹配問題以及這兩種工況下轉(zhuǎn)輪流場的差異；從兩種工況的流場分析得出轉(zhuǎn)輪進出口軸面速度、速度矩的分布規(guī)律以及水輪機工況下導葉內(nèi)水力損失情況，并對比分析了水泵工況與水輪機工況空化性能的優(yōu)劣，可為水泵水輪機轉(zhuǎn)輪的設計和研究提供參考數(shù)據(jù)。通過深圳電站水泵水輪機模型轉(zhuǎn)輪水泵工況和水輪機工況性能的研究發(fā)現(xiàn)：用水泵工況優(yōu)先、水輪機工況校核的步序進行選型并對其進行泵工況水力設計的方法，是合理的。 接著，應用三維湍流CFD技術對寶泉抽水蓄能電站模

3、型轉(zhuǎn)輪泵工況進行了單流道流場計算與分析，預測了泵工況揚程、效率、空化性能、轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流場的速度、速度矩的分布規(guī)律，并將其性能與試驗進行比較，得出了如下結論：CFD計算所預測的揚程比試驗揚程高3.5m左右，誤差約為7％：空化性能NPSH值在最優(yōu)工況附近預測準確，在大流量區(qū)和小流量區(qū)，NPSH計算值與模型試驗值相差很大，大流量時差值最大，達到3m。在寶泉電站轉(zhuǎn)輪流場分析與試驗分析的基礎上，比較了寶泉與深圳兩電站的模型轉(zhuǎn)輪泵工況流場以及水力參數(shù)

4、，發(fā)現(xiàn)，深圳電站水泵水輪機模型轉(zhuǎn)輪的水力參數(shù)選擇合理，但是空化性能和葉片進口流場不如寶泉電站水泵水輪機轉(zhuǎn)輪，進而可見國內(nèi)大型水泵水輪機轉(zhuǎn)輪的研究還有許多工作要做。 再者，應用氣液兩相流VOF空化模型，采取依次減少模型轉(zhuǎn)輪水泵工況進口壓力的方法對寶泉電站模型轉(zhuǎn)輪水泵工況進行了空化流場的計算。研究發(fā)現(xiàn)：VOF空化模型能較好地預測轉(zhuǎn)輪水泵工況的空化性能，在最優(yōu)工況時所預測的NPSH與試驗值相差很??；大小流量時所預測的NPSH值與試驗值

5、也相差不多，大約在0.5m～0.85m之間，比非空化流場計算的NPSH與試驗的差值小2～6倍；同時還預測了轉(zhuǎn)輪發(fā)生空化的部位，這為水泵水輪機轉(zhuǎn)輪運行提供了參考價值。 最后，研究了轉(zhuǎn)輪葉片過流表面粗糙度對水泵水輪機泵工況下效率與空化的影響。采用對數(shù)律壁面函數(shù)與三維定常k-ε湍流模型相結合的方法，在考慮粗糙度影響的基礎上，對水泵水輪機模型轉(zhuǎn)輪泵工況下的內(nèi)部流場進行了模擬，并對模擬結果進行了分析；同時，利用轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流場數(shù)據(jù)與微觀粗糙表