水沙两相工况下轴流式水轮机空化性能研究

• 作 者: 卢金玲;廖伟丽;郑小波;李媛;
• 机 构: 西安理工大学水利水电学院 西安 710048
• 出 处: 第四届全国水力机械及其系统学术会议
• 发表日期: 2011年期

　　我国大部分河流的含沙量较高，运行在这些河流上的水轮机因转轮极易受到泥沙磨损与空蚀的联合作用，产生非常严重的磨蚀，从而大幅度降低了水轮机的水力性能，且在很大程度上威胁着水轮机安全稳定性。为研究含沙工况下水轮机的空化性能，本文对轴流转桨式水轮机在清水和水沙两相情况下的内部流动进行了数值模拟，并分析了这两种不同工况下水轮机的空化性能。首先采用双流体模型揭示了不同粒径、不同浓度下，转轮叶片上压力、速度和沙粒浓度的分布规律；采用颗粒轨道模型计算阐明了不同工况不同粒径下，转轮叶片的磨损部位及程度。为研究空化与磨损的联合作用，采用完整空化模型和混合均匀三相流模型对水轮机清水工况及含沙水流下的流动进行了数值模拟，获得了不同工况点下转轮叶片可能发生空化的部位、空化强弱程度以及效率的变化情况。研究结果表明：含沙水流的空化比清水空化程度严重，而且随着含沙浓度，沙粒粒径的增加，转轮叶片的空化性能变差，效率随着含沙浓度的增加直线下降。