用轴向射流控制法减弱锥形扩散管中运动涡带引起的压力脉动

摘要

部分负荷工况下运行的混流式水轮机经常受到转轮下游尾水管直锥段内螺旋涡流运动（称为涡带）的影响。由此运动螺旋涡带引发的不稳定压力场导致了压力脉动。本文研究了一种简单而有效的减弱涡带的方法，即轴向射流控制法。在Timisoara工业大学（UPT）-复杂流体工程系统国家中心（NCESCF）试验台，对轴向射流控制法减弱涡带进行了试验研究。在该试验台的测试装置中得到了伴随运动涡带的涡流。不稳定压力通过两个齐平安装在测试部件锥形扩散管壁上的传感器进行测量。在有射流控制和无射流控制两种情况下，得到了S1和S2两个测试截面处的不稳定压力的傅里叶频谱图。计算了压力恢复系数和相对均方根压力脉动系数，用以验证射流控制法的有效性。结果，锥形扩散管壁由运动涡带引起的压力脉动得到减弱甚至完全消除。根据我们的试验研究，10％的流量射流将得到最大的压力恢复并且无压力脉动。但是为了在水轮机中有效的应用射流控制技术，必须考虑一种流动反馈方法。