大型竖井贯流式水轮机压力脉动特性研究

张步恩　郑　源

（河海大学水利水电学院，江苏南京　210098）

摘　要：针对目前国内关于竖井贯流式水轮机压力脉动方面的研究工作较少，本文以某水电站模型水轮机为对象，运用计算流体力学（CFD）数值模拟，通过改变水轮机导叶和叶片安装角度，研究导叶角度与叶片角度的变化对竖井贯流式水轮机能量的影响规律。通过采用“Second Order Backward Euler”法对水轮机进行非定常模拟，研究在额定工况、小流量及大流量工况下，竖井贯流式水轮机压力脉动变化特征。计算结果表明：随着导叶角度的增大，水轮机效率先减小后增大，但效率变化范围很小；叶片角度的改变对水轮机效率影响较大，在某一角度下，水轮机达到高效率点，并基本保持稳定。压力脉动从进水流道到转轮区，脉动频率基本稳定，出水流道的脉动频率会有所增加，且由尾水管部分产生的压力脉动由尾水管到转轮区、导叶区向前部传递。本文的研究工作为预测竖井贯流式水轮机能量及压力脉动奠定了理论基础。

关键词：贯流式水轮机；能量；流动特性；压力脉动