軸流定槳式水輪機輪緣間隙對轉輪性能影響的分析研究.pdf

1、軸流定槳式水輪機對流量變化極為敏感，流量的變化直接影響了水輪機效率和出力。運行在多泥沙河流上的軸流式水輪機因為空蝕和磨損造成輪緣間隙擴大，加劇了間隙泄漏流動，使水輪機實際有效流量減少，降低了水輪機效率和出力；嚴重情況下甚至使機組帶不上負荷，不能正常運行。研究軸流式水輪機輪緣間隙泄漏流動，既具有學術意義，更具有較高的工程實際意義和經(jīng)濟價值。 本文對于ZD760-LH-80型軸流定槳式水輪機，通過改變轉輪室內(nèi)徑的方法取得七種不同的轉

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，采用標準k-ε雙方程紊流模型和SIMPLEC算法，對不同輪緣間隙值下的流道內(nèi)部流場進行了數(shù)值模擬計算。通過對計算結果分析發(fā)現(xiàn)：葉片背面、葉片頂面是受間隙流場影響最嚴重的區(qū)域；在三種工況下，在轉輪葉片工作面和背面進口輪緣處均存在一個面積很小的低壓區(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)域為間隙泄漏渦帶起始區(qū)；間隙內(nèi)部低壓區(qū)域隨著輪緣間隙值增大而擴大；間隙內(nèi)軸向速度沿葉輪外緣弦長方向分布不一致，泄露流動最嚴重的區(qū)域在轉輪葉片外緣距翼型頭部20％-30％弦長處。 文中結合經(jīng)驗公式，利用FLUENT中的表面積分功能，計算了轉輪輪緣間隙流動區(qū)域的泄漏流量。由計算結果，可以看出三種工況下水輪機效率和出力隨著間隙值的擴大而迅速下降；輪緣間隙值由設計的0.7mm增加15mm時，從小流量工況、額定工況到大流量工況水輪機