低比转速水泵水轮机驼峰稳定性及其影响因素研究
高水头水泵水轮机的稳定运行是极其重要的,在水泵工况中的运行不稳定主要表现为驼峰特性。本文采用模型试验、数值模拟和理论分析相结合的手段对水泵水轮机的驼峰特性及其影响因素进行了研究,模型试验主要采用等比例缩尺的模型水泵水轮机为研究对象,利用叶轮进口的高速摄像观测空化形态及演变规律;数值计算采用2?-f湍流模型对不同工况点进行模拟以分析驼峰发生前后的内部流场,并基于二维简化模型的模拟总结旋转失速产生的原因并总结了旋转失速频率与导叶开度的经验公式;理论分析基于湍动能产生项的展开形式,对活动导叶内不同湍动能产生项的分布进行分析,总结驼峰发生时流动的主要不稳定特点。
通过试验和计算分析可以发现,当驼峰发生时,主要观测到的现象为导叶区域出现的旋转失速,其特征为较低的旋转频率,在大开度下,此频率约为0.32倍的转频,随着开度的降低,该频率逐渐降低,在最小开度下,该频率降为0.066倍的转频;失速核在圆周上的个数随着导叶开度降低而减少。通过二维计算结果发现,旋转失速发生的原因是由于当前流道内的横向速度造成下一个流道内的压力降低,当导叶开度降低时,“旋转”所需 ...