重力場對燈泡貫流式水輪機流場分析及水力性能評估的影響

1、 作者簡介 吉林人 重力場對燈泡貫流式水輪機流場分析及水力性能評估的影響水利與土木工程學院 北京摘要本文采用黏性三維湍流流動分析法 通過 計算中考慮了在不同的水頭與轉(zhuǎn)輪直徑比的情況下計算結(jié)果表明考慮重力后由于重力作用在豎直于機組軸線方向上的壓力分布不均勻葉片上作用有交變應力 當水頭與轉(zhuǎn)輪直徑的比值超過時重力的影響可以忽略關鍵詞重力水力性能預估 較小 德數(shù)是不同的 此時真機轉(zhuǎn)輪上空化區(qū)域的分布和發(fā)展與模型試驗觀測到的結(jié)果就不同 等 由于直徑很 有通過三維流動分析的方法來預估大型燈泡式水輪機中流場的分布情況本文將采用黏性三維湍流流動分析的方法計算域及計算工況本文采用的三維湍流軟件基本方程由穩(wěn)定的時

2、均方程和湍流?；匠探M成式中為壓力 在以固定角速度繞方程形式變?yōu)?式中 標準被定義為 標準雙方程模型中和 式中為由于平均 速度梯度引起的湍動能 其中 取用質(zhì)量力與 燈泡貫流式水輪機裝置 燈泡貫流式水輪機裝置如圖 表示槳葉開度為在下文中 重力場對燈泡貫流式水輪機流場的影響 本文選取工況在考慮重力和未考慮重力兩種 情況下分別計算重力場對流速分布的影響 從表 不考慮重力時進口斷面的平均速度為進口斷面 的平均速度為本文在后面分析重力對燈泡貫重力場對壓力分布的影響 該斷面上的壓力分布規(guī)律對計算甩負荷過渡過程中壓力管道的壓力變化規(guī)律以及圖和圖 圖進口斷面上的壓力分布 導葉進口斷面上的壓力分布 水輪機進口

3、斷面最頂端的表壓力為 斷面處的垂直距離導葉進口斷面最頂端的表壓力為 相差燈泡貫流式水輪 壓 和圖 從圖每個葉片正面 考慮重力后最頂端與最底端葉片的壓力分布不相 最底端葉片正面的平均表壓 力為背面的平均表壓力為其余兩個葉片的壓力分布基本相同正面的平均表壓力為 通過上面的分析可知當不 不存在交變應力考慮重力后由于每個葉片承受的平均壓力不相等最底端的葉片所受的壓力最大 不同水頭與轉(zhuǎn)輪直徑比的情況下重力場對燈泡貫流式水輪機流場的影響上面的計算結(jié)果是在 本文分別選取了最小水頭和最大水頭兩種情況進行計算來研究不同的值 這兩種情況對應的工況分別為和 的值分別為和當 時計算出的進口平均速度都為值的增 和圖分別

4、示出了和 圖 與該斷面的平均表壓力而和 時值的增大 因此的值超過 的值小于 重力場對燈泡貫流式水輪機水力性能的影響 采用種計算工況來分析重力場對燈泡貫流式水輪機水 文中的試驗數(shù)對效率的影響表 表各計算工況點的相對效率值工況 圖 從表 對流量的影響表 表 工況 不考慮重力流量 考慮重力流量 試驗流量 各計算工況點的相對流量值 圖 重力對燈泡貫流式水輪機效率的影響 圖 重力對燈泡貫流式水輪機功率的影響 從表 中可以看出 考慮重力場時計算出的流量比不考慮重力場時要大 對功率的影響 圖 示出了重力對燈泡貫流式水輪機功率的影響 從圖 中可以看出 考慮重力場后所計算出的功率偏大 析可知 考慮重力后計算出的

5、流量 下的水頭 這是由于功率 這是由于重力場影響了 燈泡貫流式水輪機的速度場 使進口斷面的平均速度比不考慮重力場時大的緣故 通過前面的分 兩種情況 比不考慮重力時偏大 而效率 相差不多 可認為相等 相同 所以在考慮重力場的情況下計算的功率比不考慮重力場時大 結(jié)論 通過上面的分析可以得出 對于燈泡貫流式水輪機 考慮重力場后 水輪機的進口平均速度 流量和 功率比不考慮重力場時大 效率差別不大 與機組軸線相垂直方向上的壓力分布不均勻 轉(zhuǎn)輪葉片承受 交變應力 當 較小時 流場分析必須考慮重力場的影響 當 的值超過某一值時 重力場對燈 泡貫流式水輪機的流場影響程度減小 建議當 參 考 文 獻 田樹棠 燈泡式水輪機運行性能的分析與評判 等 大型燈泡式水輪機氣蝕特性的計算 周凌九 水輪機轉(zhuǎn)輪流場計算及性能預測 王正偉 等 燈泡貫流式水輪機水力損失分析 東方電機 東方電機 大電機技術 北京 中國農(nóng)業(yè)大學 北京 中國農(nóng)業(yè)大學 的值大于