混流式水轮机轴向水推力随工况和含沙水参数的变化

摘要

混流式水轮发电机组在发电排沙时容易因轴向水推力过大发生推力轴瓦烧损事故。基于CFD仿真分析某过流泥沙含量较大的水轮机的轴向水推力。建立水轮机主流道、上冠流道和下环流道的仿真模型,在ANSYS FLUNET中采用雷诺时均N-S方法(RANS)求解各流道含沙水的稳态湍流流场,其中含沙水流通过MIXTURE多相流模型模拟,湍流模型采用RNG k-ε两方程模型。分析了由各流道轴向水推力合成的水轮机全流道水推力随工况参数和含沙水参数的变化,结果表明水轮机转速、水头和泥沙颗粒直径对轴向水推力影响较小,流量、泥沙密度和泥沙含量的影响较大,轴向水推力随流量、泥沙密度或泥沙含量的增大近似线性增大,为采取有效措施减小水轮机轴向水推力起到了指导作用。