转轮下环间隙对混流式水轮机内部流动特性的影响

来源：农业工程学报杂志2020年第2期北京时间：

作者：吴子娟,梁武科,董玮,高晨辉,陈帝伊,

摘要：水轮机转轮间隙内的泄漏涡、泄漏流等复杂的湍流易影响水轮机的性能与稳定性。为了分析下环间隙对混流式水轮机能量特性和内部流态的影响，该文基于N-S方程和SST湍流模型，考虑了0.6 Qd（Qd为设计流量工况）、0.8 Qd、Qd、1.2 Qd 共4种流量工况，对5种下环间隙下的混流式水轮机模型机进行三维全流道数值计算。通过对比不同下环间隙方案对混流式水轮机效率与容积损失的影响，结合不同水轮机内部流场特征，分析下环间隙与水轮机性能的关系。计算结果表明：下环间隙由0.4 mm增大到1.3 mm，机组泄漏量增大，水轮机效率整体呈下降趋势。其中，当机组在小流量0.6 Qd工况运行时，间隙对水轮机能量特性影响最为明显，效率下降了4.1个百分点。当机组在小流量0.6 Qd与0.8 Qd工况运行时，下环间隙增大，间隙内部流场与尾水管内部流场呈现小幅度恶化；当机组在大流量1.2 Qd工况运行时，下环间隙增大，转轮叶片吸力面压力分布以及尾水管内部流场均得到改善。该研究可为混流式水轮机结构设计提供有效参考。

关键词：混流式水轮机, 模型, 下环间隙, 性能, 容积损失