肖业祥，郭 豹，张 瑾，梁权伟，刘 洁

（1．清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室 & 能源与动力工程系，北京市 100084；2．东方电气东方电机有限公司研究试验中心，四川省德阳市 618000；3．中国长江三峡集团有限公司机电技术中心，四川省成都市 610095）

0 引言

我国西南地区水电技术可开发装机容量为44982万kW，约占全国的68%，该地区水力资源主要以高水头资源为主，开发潜力巨大[1]，但受诸多不利条件影响，开发难度大。冲击式水轮机的应用水头范围非常宽，在30～3000m内均可适用，也是一种适合中高水头电站的重要机型，有望在我国西南地区的高水头水力资源开发中发挥重要作用[2]。此外，在抽水蓄能机组的应用中，也有着采用冲击式水轮机三机式方案的电站——西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站[3]。采用冲击式水轮机三机式方案的优点较为明显：①可适用更高水头条件；②可以“水力短路”运行，即用水轮机的出力对水泵入力进行补偿，使水泵工况实现入力可调；③工况转换和负荷响应速度比常规可逆式机组更高。近年来，冲击式水轮机也被应用于反渗透式海水淡化装置的余压能回收一体机中，节能效果明显[4]。

冲击式水轮机中，水流经喷射机构后加速出射，在大气环境中短时间经过后，喷入曲率急剧变化的水斗表面，并快速从水斗流出。在上述流动过程内，存在着复杂的水气两相流动；当流动含沙时，其内部流动特性会变得更为复杂，泥沙颗粒在水气两相流作用下会与喷射机构和水斗壁面发生剧烈的碰撞，从而导致相应过流部件的泥沙磨损[5]。……