［奥地利］ H.贝尼尼等

立轴混流式水轮机转轮的数值模拟和相应试验结果的比较

［奥地利］ H.贝尼尼等

介绍了采用商用三维纳维尔－斯托克斯(3D－Navier－Stokes)CFD解算器Ansys CFX分析研究混流式水轮机流量的情况，并将研究结果与闭环水轮机试验台对应的水力模拟试验结果进行了比较。水力模拟试验是采用两个相等的模式(Menter)紊流模型、以比例自适应模拟进行了暂态计算。对开展的实验分析、数字模拟过程，以及分析和模拟结果的对比情况进行了介绍。

立轴混流式水轮机;转轮;数值模拟;试验研究

单级混流式水轮机约占全世界所有水轮发电机组的2/3。对抽水蓄能需求的日益增加，使混流式水轮机也能以抽水方式运行，单级机组的水头最高可达700 m，正在对水头为1 000 m的机组进行研发。水轮机必须在更宽的范围内运行，以远离其最高效率点(BEP)，其中，单调节机组如混流式水轮机，由于转速不变而受到些许限制。当远离最佳条件运行时，转轮将不能“消除”所有导叶产生的涡流，这必然会影响到尾水管的入流条件，致使更多的残余涡流进入尾水管。

水轮机尾水管是机组的重要组成部分，它将动能转化为静压，能量的恢复使效率受到很大影响。在部分负荷运行时就会产生涡带破裂，在涡带呈螺旋涡流时，就成为导致压力脉动的主要原因。

通常不会使用稳流翼，因为低水头水轮机千差万别，据估计，混流式水轮机的损失可能高达1%;但在BEP下可产生正的同向旋转，在此负荷范围内会增加百分之几。……