双列活动导叶串列叶栅对混流式水轮机性能的影响

双列活动导叶串列叶栅对混流式水轮机性能的影响研究活动导叶和固定导叶构成的叶栅流场特性并对其进行优化设计,增强其过流能力和调节能力对优化转轮进口条件、提高水轮机组的整体性能具有十分重要的意义。

进入转轮的水流具有一定的冲角是转轮叶片脱流产生的根本原因,冲角的变化主要是由导叶开度决定,因此导叶开度的大小决定了转轮内脱流的情况。

混流式水轮机在偏工况运行时,不仅在尾水管中产生涡带,同时也会在转轮
流道内产生脱流涡,严重影响水轮机运行的安全稳定性。

本研究将串列叶栅技术应用到混流式水轮机导水机构,通过调节内、外活动导叶开度关系,优化转轮进口和出口条件,从而减少转轮内脱流的产生。

主要完成的工作和得出的结论有以下几点:1.活动导叶串列叶栅与固定导叶相对位置的优化。

在翼型几何型线不变的前提下,将串列叶栅布置在9个不同的相对位置,通过数值模拟的方法探索固定导叶与串列叶栅的最佳位置关系,主要
寻优依据是叶栅水力损失和出口断面的速度分布。

分析得出,导叶进水角和几何进水角不相等,串列叶栅主要水力损失由内列
活动导叶产生,同时也得出了固定导叶和双列活动导叶个数为1:2时最佳的位置关系。

2.活动导叶串列叶栅开度关系的确定。

为了研究双列活动导叶在哪种组合条件下更有利于水轮机的运行,利用控制变量法分别调节内、外活动导叶开度来研究内、外活动导叶对水轮机水头和效率的影响。

研究得出,双列活动导叶中主要由内列活动导叶控制水头和效率。

3.双列活动导叶对混流式水轮机流场及压力脉动影响。

在前两章的研究基础上,分别对常规混流式水轮机和双列活动导叶混流式水轮机进行三维定常和非定常全流道计算,验证了双列活动导叶比单列活动导叶具有更高的调节能力,不仅
可以减少转轮流道间的脱流和提高叶道涡初生线,同时也能改善转轮上冠和尾水管中的压力脉动。