水泵水轮机水轮机制动区的流动特性
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刘 锦 涛 （ ９ ６ ） 男 ， 东 『照 人 ， 士研 究生 （ｉｊ ｔｏ６ ｈ ｔａｌｃｒ） 主要 从 事 流 怵 机 械 理 论 及 结 构 优 化 没 汁研 究 ． １８ 一 ， 山 Ｊ 博 １ ｉ ａ８ ＠ ｏｍ ｉ ｏ ， ｕｎ ． ｎ
目前 我国电力 系统 中使 用 的发 电机 组容 量愈来 愈大 ， 虽然大型热力 发 电机组燃 料 消耗率 低 ， 由于 但
收稿 日期 ： ０ ０—０ ２１ ７—１ ７ 基 金项 目 ：团 家 自然 科 学 基 金 资助 项 日（ ０ ７０ ５ Ｅ ９６ ３ ５９ ９ ９ ／ ０ ００ ）
作者简 介： 乐勤（ ９ ５ ） 男 ， １４ 一 ， 山东聊城 人 ， 教授 ， 上生导师 （ｊｗｑ ＠ｚ ． ｄ ．ｎ ， 博 ｈ— ｌ２ ｊ ｅｕ ｃ ） 主要从 事流体机械理 论技结构优化没计研究 ．
效扩散 项 ； 为 正 交发 散项 ； 与 为 自定 义项 ； Ｄ Ｓ
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ｍｏ ｅ ｎ Ｉ ｄ ｌａ ｄ Ｓ ＭＰＬＥＣ
（１）
将 电网多余 电能转变 为高峰时期 的高价值 电能 ， 还可
用 于调频 、 调相 ， 稳定 电力系统 的周 波和 电压 ， 为事 作
故备用设备 ， 提高系统 中火电站和核 电站 的效率 ¨ ．
对于水 泵水轮 机而言 ， 其转轮 直径大 ， 离心力作 用大 ， 在水 轮机工况运 行过 程 中， 受水 流 自身 惯性驱 动 的影 响 ， 的进流速度 会很快 下 降 ， 水 当其转速 超过 飞逸转 速 ， 水泵 水轮机就 会进入 水轮机 制动工 况 ， 流 量会发 生很大 的变化 ， 果 这种 惯性 力 不 消失 反 而 如 增 加 ， 轮离心力将 水反 向推 出 ， 转 则会进 入反水泵 工 况 ． 掌握水 轮 机 制 动 工况 的 流 动特 性 ， 以 有效 可 地 防止水泵 水轮机 不 稳定 运 行 ， 为水 泵 水轮 机 的优
■排灌机械工程学报 ■■●■—隘圈－
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水 泵 水轮 机水 轮 机 制 动 区 的 流动 特 性
王 乐 勤 ，刘锦 涛 ，梁成 红 ，焦 磊
（ ． 江 大学 化 Ｉ机 械 研 究 所 ， 汀 杭 州 ３ ０ ２ ２ 浙 江 省 电力 设 汁 院 ， 江 抗 娴 ３０ １ ） １浙 渐 １０ ７： ． 浙 １０ ２
摘
要 ：为研 究水 泵水轮机 水轮 机 制动 区的 不稳 定 流动 特 性 ， 据 某抽 水 蓄 能 电站 建 立水 力模 根
型 ， 用计 算 流体动 力 学软件 Ｆｕ ｎ 模 拟其 流动 特征 ． 用 Ｓ Ｔ ｋ ０ 型和 ＳＭ Ｌ Ｃ算 法计 算 应 ｌｅｔ 采 Ｓ 一６ 模 ＩＰ Ｅ 水轮 机 制动 工况 的 内流场和 外特 性 ， 并结合 试验 数 据进 行 对 比验 证 ． 结果表 明 ， 泵水轮 机 在 水 水
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前倾 式 叶 片的倾 角较 大产 生的 ， 导叶 中的 回流 涡是 由于 流体流 动方 向与 导叶 叶片 的冲 角引起 的．
以上 结 论 可 为 水 泵 水 轮 机 的 优 化 设 计 提 供 一 定 的 理 论 基 础 ．
关键 词 ：水 泵水轮 机 ；制 动工 况 ； 值模 拟 ； Ｓ 一∞模 型 ；流动特 性 数 ＳＴｋ
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轮机 制动 ＿ 况随流 量 的变化 水 头变化 不 大 ， 力矩 为 ０时的 水 头最 低 ； 叶 开度越 大 ， 入 制 动 Ｔ － 在 导 进 区时所 需的转 速越 高 ， 流 量越 大 ， 以通过 调 节 导叶 开度 防止 水 泵水轮 机 进 入 制动 区 ； 叶 工 且 可 导
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
作 开度 下力矩 为 ０时 的流场 不存在 涡 结构 ， 着流量 的减 小 ， 叶 片和 活动导 叶的进 口以及 固定 随 在 导 叶和 活动 导叶之 间出现 大量 的回流 涡 ， 并且 呈现 出类周 期性 分布特 征 ； 转轮 中的 回流 涡是 由于
中 图分 类 号 ：￥７ ． ； Ｑ ５ ． ２ ７ ９ Ｔ ０ １７
文献 标 志码 ： Ａ
文章编 号 ： ６ ４— ５ ０ ２ １ ） ｌ ０ ０ ０ １７ ８ ３ （ ０ １ ０ 一 ０ １— ５
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拟 ， 了能 较好地捕 捉壁 面 区域 流 动特 征 ， 为 采用 Ｓ Ｔ Ｓ ｋ一 湍 流模 型 ， 其控制 方程 为
其结构原 因， 不适 合在 变化载 荷条 件下 运行 ， 并 急需
有调节能力 的设备 以满足电力需求 ． 抽水 蓄能电站可
（）去 （ ） Ｓ ｐ＋ （ ） 差＋ — ｕ＝ Ｇ ＋，
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式中 Ｇ ＝／Ｓ ， 由层 流速度梯 度而产 生 的湍 流动 ｘ 为
能 ， 中 ｓ为 表 面 张 力 系 数 ， 为 湍 流 黏 度 ； ＝ 其 Ｇ ｃ Ｇ／ ， 为单 位耗散 率 ； ｋ 分别 为 ｋ ￣ ｋ ｔ ｏ Ｆ， 与 的有
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水 泵 水轮 机水 轮 机 制 动 区 的 流动 特 性
王 乐 勤 ，刘锦 涛 ，梁成 红 ，焦 磊
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摘
要 ：为研 究水 泵水轮机 水轮 机 制动 区的 不稳 定 流动 特 性 ， 据 某抽 水 蓄 能 电站 建 立水 力模 根
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能 ， 中 ｓ为 表 面 张 力 系 数 ， 为 湍 流 黏 度 ； ＝ 其 Ｇ ｃ Ｇ／ ， 为单 位耗散 率 ； ｋ 分别 为 ｋ ￣ ｋ ｔ ｏ Ｆ， 与 的有
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