张 广,许 彬,魏显著

(哈尔滨大电机研究所 水力发电设备国家重点试验室，哈尔滨 150040)

非设计工况下混流式水轮机尾水管压力脉动研究

张 广,许 彬,魏显著

(哈尔滨大电机研究所 水力发电设备国家重点试验室，哈尔滨 150040)

本文对非设计工况下水轮机尾水管流动进行数值研究。通过求解雷诺时均N-S方程和DES(Detached Eddy Simulation)湍流方程，分析了尾水涡带的形态及其引起的压力脉动特性。研究结果表明，尾水涡带的长度、偏心距及转动方向与水轮机运行条件有关：锥管上游测点周期性压力脉动比较规律，压力脉动幅值基本相同且主频突出；锥管下游同一平面上的不同测点压力脉动的幅值差异较大，而且压力脉动的频率成分增多。

混流式水轮机；非设计工况；压力脉动；涡带

随着电力市场需求的变化水电厂调峰任务凸显，水轮机经常需要在偏离设计工况条件下运行，这时尾水管内便会产生螺旋形的旋转涡带，涡带所引起的压力脉动是造成机组振动的主要原因，严重威胁着水电机组的安全运行[1-2]。多年来，国内外学者就有关尾水管涡带引起的压力脉动问题进行了大量的研究。研究人员通过现场试验和模型试验手段，分析了不同工况下尾水管压力脉动信号的特征，对尾水管中涡带形态的发展变化进行观测，探讨了减小尾水管压力脉动的方法和手段[3-5]。但是由于尾水涡带流动现象的复杂性，试验研究在很多方面受到客观条件的限制，难以获得流场内部物理量的分布情况。……