可逆式水泵水轮机过渡过程计算的研究

可逆式水泵水轮机过渡过程计算的研究

可逆式水泵水轮机（Reversible Pump-Turbine，简称RPT）是一种可以在不同工况下既作为水泵又作为水轮机的设备，因此在能源转换、水资源利用和调峰等方面具有广泛的应用前景。在RPT运行过程中，设备的切换过渡过程会影响设备的性能及稳定性，因此其过渡过

程计算是研究RPT的重要问题之一。

RPT的过渡过程计算主要包括两个部分：一是在转子变动过程中，通过对其实体运动学的分析，确定其叶片角度以及流道面积变化规律；二是通过数值模拟等方法，分析RPT在过渡过程中叶片、流场以及水

力特性等的变化情况，以及RPT的性能改善方案。

对于第一部分，可以采用De Pellegrin等人的方法，该方法首

先确定叶片进口和出口坐标，进而确定每个叶片的角度，再通过插值

计算出完整转子的叶片角度；同时，可以采用有限元方法等数值方法，计算出转子在旋转过程中的流道面积，进而确定转子的压力-流量特性

曲线。

对于第二部分，可以采用CFD（Computational Fluid Dynamics）模拟的方法。首先，可以建立RPT模型，并确定其流场边界条件；然

后通过对转子运动的模拟，计算出流场的速度、压力等分布情况，分

析RPT在过渡过程中的叶片载荷、功率、效率等性能指标变化规律。

此外，可以采用优化方法，对RPT的叶片轮廓、转子流道以及流场结

构等进行优化设计，从而改善其过渡过程性能。

总之，可逆式水泵水轮机的过渡过程计算是研究其性能和稳定性

的关键问题之一。相关研究成果可以为RPT的优化设计和高效运行提

供理论和技术支撑。