混流式水輪機(jī)尾水管內(nèi)渦帶特性的研究與控制.pdf

1、水力發(fā)電的高速發(fā)展推動(dòng)了水電機(jī)組向安全、高效和大容量方向改進(jìn)，這必將對(duì)作為水電站的核心動(dòng)力設(shè)備水輪機(jī)提出更高的要求。當(dāng)前，尾水管渦帶引起壓力脈動(dòng)而導(dǎo)致水輪機(jī)振動(dòng)的現(xiàn)象是普遍存在的，因此，研究和控制水輪機(jī)尾水管渦帶的發(fā)展成為了當(dāng)前研究的重點(diǎn)。
　　為了深入地研究尾水管內(nèi)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)和特性，本文首先以90°彎管為研究模型，控制方程采用三維不可壓縮的Navier-Strokes方程，對(duì)于湍流流動(dòng)，采用RNG k湍流模型來(lái)封閉方程組，進(jìn)而模

2、擬彎管內(nèi)部的流場(chǎng)。以此為工作基礎(chǔ)，展開(kāi)對(duì)混流式水輪機(jī)尾水管內(nèi)部流動(dòng)穩(wěn)定性的研究。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　?。?）在對(duì)90°方形截面彎管內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)了迪恩渦分裂現(xiàn)象。層流條件下，當(dāng)雷諾數(shù)高于338時(shí)，彎管橫截面上迪恩渦發(fā)生了分裂；而當(dāng)雷諾數(shù)低于338時(shí)，迪恩渦沒(méi)有發(fā)生分裂。湍流狀態(tài)下，彎管截面的迪恩渦總是兩個(gè)，不發(fā)生分裂。
　?。?）進(jìn)一步研究了影響迪恩渦分裂的部分因素，研究發(fā)現(xiàn)，迪恩渦分裂現(xiàn)象受來(lái)流雷諾數(shù)、橫

3、截面形狀、曲率的影響。
　?。?）采用5種切向速度入口條件，對(duì)混流式水輪機(jī)尾水管內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬。研究發(fā)現(xiàn)：尾水管入口切向速度的最大值越接近尾水管截面中心，尾水管壓力脈動(dòng)幅值越小，尾水管速度剖面中準(zhǔn)自由渦所占的比例就越大，渦帶穩(wěn)定性越好。
　?。?）研究了尾水管隔離墩的間距和角度對(duì)尾水管水力穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn)：尾水管隔離墩設(shè)置的變化，引起了尾水管性能的變化，即恢復(fù)系數(shù)和相對(duì)水力損失，并沒(méi)有改變水輪機(jī)尾水管的穩(wěn)