王 健

（中国南方电网调峰调频发电公司天生桥水力发电总厂，贵州 兴义 562400）

在我国存在着大量的小水电，城市用电越来越多、机组老化以及当地水文条件变化的情况下，很多小水电都面临着增容改造的问题。为了节省成本，增容改造往往采用增大过流量，来满足发点要求，但是，这经常会引发水轮机稳定运行的问题。

一般来说，对于混流式水轮机水力性能及稳定性研究的主要方法主要有4种：①理论分析；②模型试验；③真机试验；④数值模拟。而其中数值模拟方法，由于其极大地缩短了产品开发周期，大幅度降低了开发成本，并且具有较高的精确性，已经成为水利机械开发、研究的基本手段之一。

文章运用三维湍流模拟技术，对水轮机叶片进行仔细的研究，通过描绘水轮机内部流场等内特性，尝试揭示水流运动规律，分析新设计流量下水电站内部流场分布情况，为水电站技术改造提供可靠依据，对保证水电站的安全、高效运行具有重要的现实意义。

1 构建模型和网格划分

水电站采用的是3台低比转速HL100型混流式水轮机，原机组设计水头170m，额定转速900r/min，为了实现电站的增容改造，现在机组实际运行水头在168.6m，准备加大水轮机过流量，仿真模拟新设计流量下的全流道水力特性，分析增容改造的可能性。

（1）基本情况。通过对该水轮机的多个运行工况点进行详细的数值解析，研究水流在过流部件中的流动特性，并对其水力性能进行预测分析。流场计算的区域从水轮机的蜗壳进口到尾水管出口的整个全流道。……