【摘要】：由于高水頭水泵水輪機(jī)的運(yùn)行水頭(揚(yáng)程)和流量變幅大,水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪葉片時(shí)流速高,機(jī)組運(yùn)行工況復(fù)雜多變,比常規(guī)水輪機(jī)更易發(fā)生空蝕。因此,進(jìn)行高水頭水泵水輪機(jī)空化特性的CFD數(shù)值模擬分析。首先對(duì)水輪機(jī)工況的幾個(gè)工況點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值模擬,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可靠性。其次分別對(duì)水輪機(jī)工況和水泵工況進(jìn)行空化流動(dòng)計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,水輪機(jī)工況的空化主要發(fā)生在葉片和尾水管處;水泵工況的空化主要發(fā)生在轉(zhuǎn)輪葉片上,吸力面空化比壓力面嚴(yán)重。隨著進(jìn)口壓力的不斷降低,空化程度也越來(lái)越嚴(yán)重。
【圖文】：

，大流量工況效率小于試驗(yàn)值，誤差最大為1.9%，最小為0.26%，滿足工程實(shí)際要求，證明數(shù)值模擬的可靠性。2.1.1空化對(duì)效率的影響仿照模型水輪機(jī)臨界空化系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)使用的方法，研究空化對(duì)水輪機(jī)能量性能的影響。以導(dǎo)葉開(kāi)度28.91°，單位流量811.5L/s，單位轉(zhuǎn)速42.51r/min的工況為例，通過(guò)逐步降低水輪機(jī)尾水管出口壓力來(lái)減小空化數(shù)，并計(jì)算此時(shí)水輪機(jī)的效率。根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制曲線，如圖3所示。圖2模擬工況點(diǎn)與試驗(yàn)工況點(diǎn)效率對(duì)比Fig.2Comparisonofsimulationworkingconditionsandexperimentalconditions圖1水泵水輪機(jī)整體計(jì)算三維實(shí)體圖Fig.13-Dmodelforthewholepumpturbine表1模型水泵水輪機(jī)基本參數(shù)Tab.1Basicparametersofmodelpumpturbine轉(zhuǎn)輪直徑D1（低壓側(cè)）240mm轉(zhuǎn)輪直徑D2（高壓側(cè)）476.9mm葉片數(shù)9固定導(dǎo)葉數(shù)20活動(dòng)導(dǎo)葉數(shù)20導(dǎo)葉高度42.25mm李剛，等：基于CFD的高水頭水泵水輪機(jī)空化性能研究Vol.33No.4清潔能源CleanEnergy132

繽?所示。由圖可以看出，隨著單位流量的增加，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢(shì)大體一致，小流量工況效率高于試驗(yàn)值，大流量工況效率小于試驗(yàn)值，誤差最大為1.9%，最小為0.26%，滿足工程實(shí)際要求，證明數(shù)值模擬的可靠性。2.1.1空化對(duì)效率的影響仿照模型水輪機(jī)臨界空化系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)使用的方法，研究空化對(duì)水輪機(jī)能量性能的影響。以導(dǎo)葉開(kāi)度28.91°，單位流量811.5L/s，單位轉(zhuǎn)速42.51r/min的工況為例，通過(guò)逐步降低水輪機(jī)尾水管出口壓力來(lái)減小空化數(shù)，并計(jì)算此時(shí)水輪機(jī)的效率。根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制曲線，如圖3所示。圖2模擬工況點(diǎn)與試驗(yàn)工況點(diǎn)效率對(duì)比Fig.2Comparisonofsimulationworkingconditionsandexperimentalconditions圖1水泵水輪機(jī)整體計(jì)算三維實(shí)體圖Fig.13-Dmodelforthewholepumpturbine表1模型水泵水輪機(jī)基本參數(shù)Tab.1Basicparametersofmodelpumpturbine轉(zhuǎn)輪直徑D1（低壓側(cè)）240mm轉(zhuǎn)輪直徑D2（高壓側(cè)）476.9mm葉片數(shù)9固定導(dǎo)葉數(shù)20活動(dòng)導(dǎo)葉數(shù)20導(dǎo)葉高度42.25mm李剛，等：基于CFD的高水頭水泵水輪機(jī)空化性能研究Vol.33No.4清潔能源CleanEnergy132

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