混流式水轮机飞逸过渡过程的试验与数值模拟

摘要

根据加速旋转相对坐标系中雷诺平均的连续性方程和Navier-Stokes方程,以及转动系统的力矩方程,推导了水轮机转轮区域的流动控制方程.在此基础上采用RNG k-ε湍流模型对控制方程组进行封闭,对基于HL220改型的混流式水轮机进行飞逸过渡过程的三维非定常湍流计算,得到了水轮机达到飞逸状态时的单位流量和单位转速,并和试验结果进行了比较,结果显示两者吻合良好.通过对计算数据的进一步分析,得到了单位转速、水力矩随单位流量的变化曲线,以及飞逸曲线.为了进一步了解水轮机内部的流动,重点分析研究了尾水管内的压力脉动,对其引起的涡带发展过程有了一个较为清楚地认识.