混流式水轮机尾水管不同运行区间压力脉动幅值的数值预估

摘要

水力机械中由压力脉动引起的水力不稳定性是一个很严重的问题。压力脉动往往是由转轮出口中心区的强涡流引起的。对所有混流式水轮机或轴流定桨式水轮机，在部分负荷工况运行时都会出现尾水管涡流。尾水管中涡流的发展将引发严重的压力脉动、轴向及径向作用力、扭矩脉动以及水轮机结构振动。由涡流引发的压力脉动向上下游传递，其幅值和频率与水轮机的运行区间、空化条件和补气量有关。在设计阶段对涡流出现进行数值预测是一项非常重要的工作。由于在不同的运行工况压力脉动的幅值不同，因此，本文的研究目的是用数值模拟的方法预测不同的导叶开度下压力脉动的幅值，并将数值计算结果与试验结果进行比较。使用ANSYS-CFX11计算软件对一整体混流式水轮机的内部流动进行了数值模拟。