偏负荷工况混流式水轮机转轮结构稳定性研究

摘要

为探究偏负荷运行工况下混流式水轮机转轮结构稳定性,本文基于单向流固耦合方法,对三种典型偏负荷工况下转轮结构进行了静力学分析和模态分析。结果表明:受不稳定水流影响,80%、60%和40%负荷工况下,较大变形分别位于转轮下环、叶片出水边中部以及叶片迎水刃处中部。预应力对转轮结构影响较小,其导致固有频率增加1 Hz左右;而水介质对转轮结构影响较大,导致固有频率降低15%~36%,且得到转轮固有频率更符合工程实际。受导叶出口处水流扰动影响,转轮结构极有可能发生共振,其振型主要表现为径向、弯曲、弯扭及绕轴旋转变形,其中弯扭变形影响最大,极可能导致叶片断裂。该研究成果可为混流式水轮机柔性运行稳定性提供一定理论参考。