混流式水轮机全流道三维数值模拟

【摘要】： 本文作者从计算流体动力学出发,根据一具体水电站的水力设计参数,建立了该电站的蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮及尾水管等过流部件的三维几何模型,针对原转轮的过流能力小、在大流量工况时其效率偏低的缺点,把原转轮直线型上冠改为圆弧型上冠:同时,针对原叶片进、出口边的位置不合理的设计,把转轮出口边向外侧移动,提高水轮机的过流能力,有利于改善大流量工况时的能量性能。采用结构化网格对这些模型进行网格划分,利用NUMECA软件中的计算模块进行边界条件设定和求解计算,通过流场分析得到了改造前的HL260和改型后的HL260A转轮在三种工况(最优工况、大流量工况、小流量工况)时流道内的速度矢量分布、静态压力分布,分析转轮内的流动状态(包括压力分布和速度分布),同时详细地比较分析了改造前后两只转轮叶片的工作面和背面的压力分布,得出改型后的HL260A转轮叶片在设计工况下,其工作面和背面压力梯度变化均匀,工作面和背面区域在头部都不存在压力集中区域,叶片背面靠近下环的区域不存在低压区等优点。 本文也为已有的老电站在不改变蜗壳、固定导叶、活动导叶以及尾水管的流道形式及几何尺寸的前提下,只更换转轮,提高水力性能指标提供参考依据,为旧电站的改造提供依据和途径。