严健儒，左志涛，侯虎灿，周 鑫，陈海生



小型混流式水泵水轮机损失分析与正交优化设计

严健儒1,2，左志涛1，侯虎灿1，周 鑫1，陈海生1,2

（1中国科学院工程热物理所，北京 100190；2中国科学院大学，北京 100049）

为了研究各部件对小型混流式水泵水轮机水泵工况和水轮机工况下水力性能的影响，对一小型水泵水轮机进行不同流量下的全流道数值模拟，针对两工况下总压损失集中的叶轮进行正交设计优化。应用L9(34)正交表，选取4个叶轮关键设计参数，以水泵工况扬程偏离率、效率和水轮机工况效率作为目标，进行4因素3水平的正交设计，并通过全流道数值模拟方法和极差分析方法进行选优。结果表明叶片出口直径对泵和水轮机工况性能影响最大，优化后水泵设计工况效率提高了1.06%，水轮机设计工况效率提高1.62%，其相应最优工况点因包角增加而向小流量工况移动。

水泵水轮机；正交优化；水力设计；损失分析

随着化石燃料的短缺及环境污染问题日益严重，积极开发利用太阳能、水能、风能等可再生能源成为能源结构调整的重要途径。为适应这些可再 生能源的大规模开发利用，增加能源系统的综合利用效率，保障电力和能源供应的稳定性，电力储能技术迅速发展[1]。目前的电力储能技术根据能量转换形式，总体上可分为物理储能、电磁储能和化学储能。其中物理储能中的抽水蓄能发展历史长、技术成熟，已在大规模商业系统中运行。

相比于大规模抽水蓄能，小型抽水蓄能机组具有工程位置灵活、投入产出比小、对输电线路要求较低以及能够较好解决个别单位和部门峰荷需要等优点[2]，如海水抽水蓄能和楼宇间抽水蓄能，目前受到国内外学者的广泛关注[3-5]。……