混流式水輪機減壓管和密封間隙流場數(shù)值模擬.pdf

1、水輪機中的減壓管和轉輪上冠密封間隙對水力發(fā)電機組穩(wěn)定性的影響,已經(jīng)引起研究學者和電站運行人員的普遍關注。本文采用計算流體動力學軟件CFX,基于N-S方程和RNGk-ε湍流模型,通過對含減壓管和轉輪上冠密封間隙的某水電站原型水輪機進行三維定常全流道數(shù)值計算,主要研究成果有： 分析了含減壓管和轉輪上冠密封間隙的混流式水輪機三維全流道數(shù)值模擬的建模過程,討論了減壓管和上冠密封間隙計算域的網(wǎng)格劃分方法,通過分塊網(wǎng)格技術和延伸計算域的方法

2、解決了小區(qū)域網(wǎng)格和大區(qū)域網(wǎng)格的參數(shù)傳遞問題。 針對減壓管對混流式水輪機流場的擾動作用,在上冠密封間隙值為1.5mm時進行數(shù)值模擬計算,分析了減壓管對混流式水輪機轉輪上冠密封間隙、轉輪葉片前、上冠和頂蓋之間的壓力腔、尾水管流場的影響,以及不同數(shù)目的減壓管對轉輪上冠密封間隙的泄漏量、機組軸向水推力的影響。計算結果表明減壓管的存在有利于降低推力軸承的荷載,但需要考慮在轉輪上冠密封間隙以及轉輪上冠和項蓋之間的壓力腔中產生的壓力擾動區(qū)的影

3、響。 在四個減壓管開啟,40％、60％、80％、100％額定出力的工況下進行原型水輪機全流道數(shù)值模擬計算,分析了不同轉輪上冠密封間隙值對混流式水輪機轉輪上冠密封間隙、頂蓋與上冠之間的壓力腔流場的影響,以及不同上冠密封間隙值對轉輪上冠密封間隙的泄漏量、機組軸向水推力的影響。并對所計算的原型水輪機,根據(jù)不同上冠密封間隙值的流場分布規(guī)律,提出了轉輪上冠密封間隙值的穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定區(qū)概念。 所以在設計時需要對是否設減壓管以及減壓管