【摘 要】
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水泵水轮机作为抽水蓄能电站的核心动力部件，其运行稳定性和振动问题被日益重视。水泵水轮机转轮与上下游部件的动静干涉是造成水泵水轮机运行振动的主要原因。 本文通过对
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水泵水轮机作为抽水蓄能电站的核心动力部件，其运行稳定性和振动问题被日益重视。水泵水轮机转轮与上下游部件的动静干涉是造成水泵水轮机运行振动的主要原因。 本文通过对发电过程，设计水头下带不同负荷工况时水泵水轮机内部压力脉动的分析计算，得到了各部件内的压力脉动特性，同时分析运行负荷与压力脉动之间的关系；通过改变水泵水轮机的运行水头，采用数值模拟与试验对比的方法，分析水轮机转轮处的脉动特性，探讨水头变化与其脉动特性基本规律。主要研究内容及成果如下： 1、对数值模拟方法进行探讨和分析，选取适合水泵水轮机全流道数值模拟计算方法。 2、采用标准 k-ε模型对水泵水轮机水轮机工况进行定常模拟。 （1）用模型机外特性试验结果验证定常数值模拟结论，以保证数值模拟的适用性。 （2）分析带不同负荷工况下水泵水轮机内部流场分布及复杂内流机理，探讨负荷变化与内流场参数间的关联规律，揭示负荷变化过程中不稳定流动的诱发机理。 3、采用Realizable k-ε湍流模型进行水泵水轮机三维全流道非定常数值计算，采集压力信号，用快速傅里叶变换（FFT）对信号进行处理，得到压力脉动时频特性。 （1）将数值模拟结果与试验结果对比，验证采用Realizable k-ε湍流模型预测水泵水轮机转轮和尾水管处的压力脉动的准确性； （2）分析蜗壳内的流动特性，探讨其压力脉动关联因素及其成分； （3）分析固定导叶与活动导叶形成的双列叶栅在负荷变化时随开度变化引起的压力脉动特性，探讨其成因及变化规律； （4）探究尾水管锥管及肘管处的压力脉动特性与内部流场特性之间的关系，揭示脉动形成原因。 4、对不同水头相同负荷时转轮附近压力脉动进行分析，得到转轮处脉动分布情况及其与水头的关系。 （1）分析上冠的压力脉动特性及分布情况，并阐述其形成原因； （2）对不同水头下转轮轴心线上和转轮与尾水管交界面上的压力脉动特性进行分析，探讨转轮出口的脉动分布情况及与水头的关系； （3）探讨活动导叶与转轮无叶区压力脉动特性，分析压力脉动成分和分布规律。
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