泵工況下水泵水輪機空化流動特性研究.pdf

1、可逆式水泵水輪機是抽水蓄能電站最核心的組成部分，而且逐漸向高水頭、高轉速、大容量的方向發(fā)展，其運行的穩(wěn)定性問題長期以來一直受到研究者的關注。目前大多數(shù)可逆式水泵水輪機具有較高的轉速和水頭且啟動、停機頻繁，機組在實際運行中一直處于多變的流動條件下，其內(nèi)部流動變的更為復雜和特殊，從而使得研究水泵水輪機的穩(wěn)定性和可靠性等問題更加有必要。由水泵水輪機模型試驗和抽水蓄能電站運行的經(jīng)驗可知，在偏離最優(yōu)設計工況時機組會出現(xiàn)振動、噪聲、壓力脈動、空化空

2、蝕等問題?？栈陌l(fā)生不僅會使機組的水力性能下降、產(chǎn)生振動和噪聲，嚴重時還會對過流部件產(chǎn)生空蝕破壞，導致機組運行壽命嚴重縮短。能否保證機組具有良好的空化性能已成為衡量可逆式水泵水輪機設計制造水平的主要依據(jù)。因此，對水泵水輪機空化空蝕問題的研究，預測其發(fā)生的規(guī)律并提出相應的改良措施和確定合理的運行條件，對保證機組穩(wěn)定安全運行具有極其重要的意義。本文以國內(nèi)某抽水蓄能電站水泵水輪機模型為研究對象，采用CFD方法并結合相關的試驗數(shù)據(jù)，通過水泵水輪

3、機全流道的非定常壓力場計算，重點分析不同空化系數(shù)下葉片上的空泡分布以及表面受力情況。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對研究對象進行全流道三維幾何建模，并對各過流區(qū)域分別劃分計算網(wǎng)格并驗證網(wǎng)格的無關性，選定合理的湍流模型、空化模型和邊界條件，借助 CFD計算軟件對其進行全流道數(shù)值模擬計算。⑵對泵工況的水泵水輪機在不同空化系數(shù)下進行多工況數(shù)值模擬，并參照模型機實驗結果進行對比分析，驗證計算方案的可行性；分析了不同空化系數(shù)下轉輪-固定導葉區(qū)