混流式水泵水輪機(jī)駝峰區(qū)數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、水泵水輪機(jī)的泵工況特性曲線上存在駝峰區(qū)，對(duì)泵工況穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。為此水泵水輪機(jī)用戶在標(biāo)書和合同上通常對(duì)泵工況特性的駝峰區(qū)安全裕度做出嚴(yán)格規(guī)定。為避免水泵水輪機(jī)泵工況運(yùn)行進(jìn)入駝峰區(qū)，有必要對(duì)水泵水輪機(jī)泵工況駝峰區(qū)特性進(jìn)行深入研究。本文采用試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)水泵水輪機(jī)在駝峰區(qū)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動(dòng)以及對(duì)機(jī)組的影響進(jìn)行了詳細(xì)的研究。
　　 首先對(duì)水泵水輪機(jī)模型在泵工況下，取不同導(dǎo)葉開口進(jìn)行了能量特性和駝峰區(qū)壓力脈動(dòng)試

2、驗(yàn)。繪制出水泵水輪機(jī)泵工況能量特性曲線，獲得了某開口泵工況在不同流量下轉(zhuǎn)輪進(jìn)口流態(tài)的特征，并對(duì)駝峰區(qū)工況下水泵水輪機(jī)蝸殼出口、導(dǎo)葉后轉(zhuǎn)輪前、頂蓋和轉(zhuǎn)輪之間、錐管上游和錐管下游、肘管上游和肘管下游7個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了壓力脈動(dòng)試驗(yàn)。
　　 而后，應(yīng)用定常、不可壓縮的三維 Navier-Stokes方程以及 RNG k-ε湍流模型對(duì)水泵水輪機(jī)泵工況進(jìn)行了單流道和全流道的三維湍流流場(chǎng)計(jì)算與分析，預(yù)測(cè)了水泵水輪機(jī)泵工況的揚(yáng)程，并與水泵水輪機(jī)泵工

3、況在相關(guān)開口下的試驗(yàn)值進(jìn)行了比較。分析結(jié)果指出：隨著流量減小，水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪出口靠近上冠處出現(xiàn)的流動(dòng)分離、從導(dǎo)葉進(jìn)口流向轉(zhuǎn)輪出口的二次回流、尾水管直錐段靠近轉(zhuǎn)輪進(jìn)口處出現(xiàn)的正旋流動(dòng)、轉(zhuǎn)輪葉片負(fù)壓面出口相對(duì)速度大小和方向的變化對(duì)水泵水輪機(jī)泵工況特性曲線駝峰區(qū)的形成有重要影響；若在水泵水輪機(jī)水力設(shè)計(jì)中對(duì)導(dǎo)葉和上冠型線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、采取措施延遲或減小轉(zhuǎn)輪進(jìn)口回流的出現(xiàn)和發(fā)展，則有可能大大提高水泵水輪機(jī)泵工況在駝峰區(qū)的性能。
　　 本研