水輪機尾水管空化流動的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著水輪發(fā)電機組向大容量、高比轉速、高效率的方向發(fā)展，水輪機的安全穩(wěn)定運行越來越多受到人們的重視。而空化渦帶是混流式水輪機和可逆式水輪機尾水管中出現(xiàn)的一種固有的不穩(wěn)定流動現(xiàn)象，它所產生的壓力脈動是造成這類機組振動的最主要根源。因此有必要了解空化渦帶形成的機理，并針對不同工況下的空化渦帶形態(tài)和壓力脈動規(guī)律進行計算和分析。本文采用局部密度變化的單流體空化模型對混流式水輪機尾水管的空化渦帶進行了計算。該模型在混合物Navie-Stokes方程

2、的基礎上耦合空泡輸運方程，以模擬液體和氣體之間的相變，引入體積分數(shù)以計算空化區(qū)域的混合物密度。同時采用RNGk-ε雙方程模型求解雷諾平均方程，流場計算的方法則采用壓力—速度—密度修正方法。 通過數(shù)值模擬，得到了不同工況下尾水管內部空化流場的速度和壓力分布，分析了空化渦帶的形態(tài)和壓力脈動周期、頻率和幅值。比較了同一工況不同裝置空化系數(shù)下，尾水管空化渦帶的形態(tài)和壓力脈動規(guī)律。 研究發(fā)現(xiàn)在部分負荷工況下模擬出了尾水管空化渦帶，