降低幼魚壓力損傷的軸流式水輪機流道優(yōu)化研究.pdf

1、大壩的修建阻隔了魚類的洄游通道，破壞了魚類的基因交流，對魚類的生長帶來影響。幼魚通過大壩下行的措施主要有仿自然通道，運移過壩，溢流過壩以及水輪機過魚。水輪機過魚由于具有避免流量損失和經(jīng)濟損失的優(yōu)勢，且已有的研究表明，魚類通過水輪機的受傷概率與水輪機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征（如轉(zhuǎn)輪間隙、水輪機流道形狀）及水輪機運行工況參數(shù)（如流量、轉(zhuǎn)速）存在一定關(guān)系。因此，通過水輪機流道水流環(huán)境的優(yōu)化使魚類通過水輪機流道安全下行過壩具有可行性。本文主要研究的幼魚魚種

2、為鯽魚，鯉魚，以及四大家魚中的草魚。主要依托葛洲壩工程，構(gòu)建葛洲壩二江電站中12.5萬KW大型低水頭水輪機三維模型。
　　幼魚通過水輪機流道下行往往受到很大的傷害。主要造成傷害的原因有機械損傷，壓力損傷，剪切力損傷以及空蝕損傷，因此設(shè)計對魚類損傷最小的親魚型水輪機是目前解決魚類安全過壩問題的關(guān)鍵措施之一。由于水輪機流道內(nèi)水力特性極其復雜，本文主要研究水動力因子中壓力因子對幼魚造成的損傷，以及相應(yīng)地減小壓力因子損傷區(qū)域的優(yōu)化措施研究

3、。壓力因子損傷包括最低壓力值對幼魚的損傷，和負壓狀態(tài)下過大的壓力梯度值對幼魚造成的損傷。
　　本文在軸流式水輪機流道內(nèi)選擇一條質(zhì)點跡線作為幼魚通過水輪機流道下行的軌跡線，通過數(shù)值模擬研究，主要研究成果如下：
　　1）大型軸流式水輪機流道對過機幼魚產(chǎn)生壓力損傷的關(guān)鍵區(qū)域為轉(zhuǎn)輪葉片背面出口邊附近，其中最大壓力損傷位置為葉片背面出水邊。
　　2）通過模擬流道內(nèi)同一軌跡線在水輪機不同運行工況下壓力因子的變化情況，得出水輪機運行

4、工況與過機幼魚損傷概率具有一定的相關(guān)性，且水輪機在設(shè)計工況下，流道對下行幼魚具有較好的“友好”性。
　　3）水輪機固定導葉布置設(shè)計與過機幼魚損傷概率有一定相關(guān)性，若在滿足導水機構(gòu)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及水輪機出力條件下，固定導葉的相對位置與活動導葉對齊時或固定導葉個數(shù)越少時，越有利于幼魚下行。
　　4）在滿足水輪機出力條件下，水輪機葉片個數(shù)設(shè)計對過機幼魚損傷概率有一定相關(guān)性，轉(zhuǎn)輪葉片個數(shù)越少越有利于幼魚通過水輪機下行。
　　5）在滿