中心孔結(jié)構(gòu)對(duì)混流式水輪機(jī)壓力脈動(dòng)的影響

中心孔結(jié)構(gòu)對(duì)混流式水輪機(jī)壓力脈動(dòng)的影響

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1、ISSN1000—0054清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2014年第54卷第11期11/2OJTsinghuaUniv(Sci&Technot),2014,Vo1.54,No.111453—1459中心孔結(jié)構(gòu)對(duì)混流式水輪機(jī)壓力脈動(dòng)的影響金成學(xué),黃仁芳,羅先武(1.清華大學(xué)二氧化碳資源化利用與減排技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京1000842.清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100084)摘要:針對(duì)混流式水輪機(jī)中廣泛存在的壓力脈動(dòng)問題,通隨著大型混流式水輪機(jī)組的運(yùn)用越來越廣泛,過3維非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)分析方法模擬了4種中心補(bǔ)氣

2、孔結(jié)構(gòu)對(duì)水輪機(jī)運(yùn)行工況變得越來越復(fù)雜。過去,人們僅僅模型水輪機(jī)內(nèi)壓力脈動(dòng)的影響。結(jié)果表明:中心孔補(bǔ)氣可將效率和空化性能作為衡量水輪機(jī)性能優(yōu)劣的指以緩解部分負(fù)荷工況下的壓力脈動(dòng)。從該文的模型水輪機(jī)標(biāo)。如今,水輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行越來越受到人們分析,補(bǔ)氣孔長(zhǎng)度為30mm時(shí),尾水管渦帶的尺度減小。該的重視?;炝魇剿啓C(jī)在部分負(fù)荷工況(即偏低流補(bǔ)氣方案可以較好地減輕水輪機(jī)內(nèi)的壓力脈動(dòng),并恢復(fù)尾水量工況)下運(yùn)行時(shí),尾水管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生螺旋形的偏心渦管中的靜壓。無論是否補(bǔ)氣,尾水管中的低頻成分都是水輪機(jī)壓力脈動(dòng)的主要成分,而且在偏低流量工況下,

3、尾水管內(nèi)帶,渦帶與尾水管壁周期性地碰撞,由此產(chǎn)生壓力脈的低頻壓力脈動(dòng)將傳播至導(dǎo)葉之前的流道。因此,減小尾水動(dòng)會(huì)造成機(jī)組的振動(dòng)、噪聲,嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)管中渦帶運(yùn)動(dòng)規(guī)模是控制水輪機(jī)壓力脈動(dòng)的基本方向。定運(yùn)行。張宇寧等[1]對(duì)混流式水輪機(jī)內(nèi)部的壓力脈關(guān)鍵詞:混流式水輪機(jī);補(bǔ)氣;壓力脈動(dòng);中心孔動(dòng)作了精細(xì)模擬和分析,吳玉林等]、張梁等從水中圖分類號(hào):TV136.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A輪機(jī)內(nèi)部的渦流角度分析了壓力脈動(dòng)。這些工作加文章編號(hào):1000—0054(2014)11-1453-07深了人們對(duì)尾水管內(nèi)流動(dòng)特性及壓力脈動(dòng)的認(rèn)識(shí)。主軸中

4、心孔補(bǔ)氣是常用的減弱或消除尾水管內(nèi)Effectofthecentralventilationstructureon低頻壓力脈動(dòng)的措施,國(guó)內(nèi)很多學(xué)者。。對(duì)泄水錐pressurevibrationsinaFrancisturbine的形狀、底部直徑等補(bǔ)氣裝置幾何參數(shù)進(jìn)行了研究,JINOhengxue,HUANGRe~ang,LUOXianwu’但鮮見對(duì)通氣孔長(zhǎng)度的研究。本文以一種模型混流式水輪機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)(1.BeijingKeyLaboratoryofC02UtilizationandRedactionTechnology

5、,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;4種不同的通氣孑L長(zhǎng)度進(jìn)行3維非定常計(jì)算,采用2.StateKeyLaboratoryofHydroscieneeandEngineering,快速Fourier變換(fastFouriertransform,F(xiàn)FT)來TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)分析壓力脈動(dòng)的幅值和頻率,探討通氣孔深度對(duì)尾Abstract:ThepressurepulsationsinaFrancisturbinewerestu

6、diednumericallyforfourtypesofcentralholestoinvestigatetheeffects水管內(nèi)壓力脈動(dòng)的影響。onthepressurepulsationsinthedrafttubeusingathree—dimensional1數(shù)值計(jì)算方法unsteadyflowanalysis.Theresultsshowthatairadmissionfromthecentralholecanalleviatethepressurevibrationsatpartloadoperat—本文中,

7、水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)計(jì)算的基本控制方ingconditions.Theflowanalyseswiththeturbinemodelshowthat程為:thevortexropeinthedrafttubeisreducedwhenthecentralholeis30mmlong.Theairadmissionschemeeffectivelyreducesthepres—Om+一0,(1)surevibrationsandraisesthestaticpressureinthedrafttube.Thetazilowfrequ

8、encypressureoscillationsarealwaysthemaincomponentofa(pU).a(chǎn)(pUi)ap.thepressurevibrationsinaFrancisturbinedrafttubewithorwith——一十—一一a—xioutairadmis

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