水泵水轮机极小开度反水泵工况压力脉动与内流特性分析

摘要

混流式水泵水轮机普遍存在S特性区,水轮机工况启动时机组常不能由空载直接带负载,容易进入反水泵区,导致机组并网困难.本文以模型水泵水轮机为对象,对极小导叶开度下的多个反水泵工况点进行了整体流道三维流动计算,探讨极小导叶开度下反水泵区机组的非定常流动特性.数值计算采用SAS SST-CC湍流模型,5个定常工况点计算的外特性曲线与模型试验数据吻合较好.对流量较小的工况进行非定常计算,旋转转轮9个叶道各8个测点的压力脉动结果显示,相似位置测点间的压力脉动混频幅值和频率均存在明显差异,峰峰值的差异最大达到4.2％,说明此时转轮内的流态分布很不均匀.测点离导叶越近,低频脉动的主频从0.19fn逐渐增加到1.07fn;动静干涉引起的20fn脉动幅度会逐渐增强,但转轮出口位于出流与人流过渡区的测点趋势则不同.结果显示在反水泵工况区运行,转轮各叶道间的流态分布极不对称,充满了严重的流动分离和漩涡.