非設(shè)計工況下混流式水輪機(jī)尾水管壓力脈動研究

張 廣,許 彬,魏顯著

(哈爾濱大電機(jī)研究所 水力發(fā)電設(shè)備國家重點(diǎn)試驗(yàn)室，哈爾濱 150040)

非設(shè)計工況下混流式水輪機(jī)尾水管壓力脈動研究

張 廣,許 彬,魏顯著

(哈爾濱大電機(jī)研究所 水力發(fā)電設(shè)備國家重點(diǎn)試驗(yàn)室，哈爾濱 150040)

本文對非設(shè)計工況下水輪機(jī)尾水管流動進(jìn)行數(shù)值研究。通過求解雷諾時均N-S方程和DES(Detached Eddy Simulation)湍流方程，分析了尾水渦帶的形態(tài)及其引起的壓力脈動特性。研究結(jié)果表明，尾水渦帶的長度、偏心距及轉(zhuǎn)動方向與水輪機(jī)運(yùn)行條件有關(guān)：錐管上游測點(diǎn)周期性壓力脈動比較規(guī)律，壓力脈動幅值基本相同且主頻突出；錐管下游同一平面上的不同測點(diǎn)壓力脈動的幅值差異較大，而且壓力脈動的頻率成分增多。

混流式水輪機(jī)；非設(shè)計工況；壓力脈動；渦帶

隨著電力市場需求的變化水電廠調(diào)峰任務(wù)凸顯，水輪機(jī)經(jīng)常需要在偏離設(shè)計工況條件下運(yùn)行，這時尾水管內(nèi)便會產(chǎn)生螺旋形的旋轉(zhuǎn)渦帶，渦帶所引起的壓力脈動是造成機(jī)組振動的主要原因，嚴(yán)重威脅著水電機(jī)組的安全運(yùn)行[1-2]。多年來，國內(nèi)外學(xué)者就有關(guān)尾水管渦帶引起的壓力脈動問題進(jìn)行了大量的研究。研究人員通過現(xiàn)場試驗(yàn)和模型試驗(yàn)手段，分析了不同工況下尾水管壓力脈動信號的特征，對尾水管中渦帶形態(tài)的發(fā)展變化進(jìn)行觀測，探討了減小尾水管壓力脈動的方法和手段[3-5]。但是由于尾水渦帶流動現(xiàn)象的復(fù)雜性，試驗(yàn)研究在很多方面受到客觀條件的限制，難以獲得流場內(nèi)部物理量的分布情況。……