基于安放角的考虑双向流动的高水头水泵水轮机转轮设计

摘要

我国的抽水蓄能电站有向高水头和大容量发展的趋势,可逆式转轮的设计要兼顾水轮机和水泵两种运行特性,由于高水头水泵水轮机转轮的形状接近离心泵,且叶片安放角分布规律对水泵的扬程、流量和功率有很大影响.因此,本文基于低比速混流式转轮设计程序,根据两种不同的叶片安放角分布规律设计了高水头水泵水轮机转轮,其中一种叶片安放角分布规律按水轮机方向的设计工况参数给定,另一种叶片安放角分布规律在保证包角一致、考虑转轮双向流动的条件下,对第一种叶片安放角分布规律进行了修正.通过分别对两个转轮进行水轮机方向和水泵方向的全三维定常流动数值模拟及性能分析,得出结论:修正后的叶片安放角分布规律保证水轮机方向的工况点和水泵方向的扬程均满足要求.同时,修正后的叶片安放角分布规律增大了水轮机方向叶片头部的负荷,使水轮机方向设计工况的水力效率略有减小,叶片出口边处的压力略有降低,但是改善了水泵方向设计工况的活动导叶和固定导叶的来流,减少了蜗壳、固定导叶、活动导叶等部件的水力损失,从而大幅提高了水泵方向设计工况的水力效率.以上研究成果对高水头水泵水轮机转轮的设计具有参考意义.