混流式水輪機全流道內部流場C F D數值模擬研究

李穎，，李國曉，劉子祺，孫見波，雷恒，（.黃河水利職業技術學院，河南開封　700；.小流域水利河南省高校工程技術研究中心，河南開封　700；.廣東水利電力職業技術學院，廣東廣州　06；.黃河水利水電開發總公司，河南濟源　907；.水利部農村電氣化研究所，浙江杭州　00）

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混流式水輪機全流道內部流場C F D數值模擬研究

李穎1，2，李國曉3，劉子祺4，孫見波5，雷恒1，2
（1.黃河水利職業技術學院，河南開封475003；2.小流域水利河南省高校工程技術研究中心，河南開封475003；3.廣東水利電力職業技術學院，廣東廣州510635；4.黃河水利水電開發總公司，河南濟源459017；5.水利部農村電氣化研究所，浙江杭州310032）

摘要：根據標準k-ε雙方程和雷諾時均（N-S）方程，給定轉輪邊界條件，建立水輪機內部流動的數學模型。通過F1uent，以HL002-LJ-410混流型水輪機為例，對水輪機全流道內部流場進行了三維數值模擬研究。獲取了水輪機在最優工況、小開度工況和大開度工況3種典型工況下過流部件的湍流流動性能參數和流場分布。計算結果表明，對比其他兩工況下最優工況時蝸殼靜壓、流速和尾水管流動較理想。同時表明，水輪機過流部件有一定的改造優化空間。

關鍵詞：水輪機；CFD；全流道；數值模擬

Project SuPPorted bY Nationa1 Natura1 Science Foundation of China（No.U1304503）.

KEY W0RDS：Turbine；CFD；who1e f1ow Passage；numerica1 simu1ation

由于水輪機流道的復雜性，尤其是轉輪內部流場很難通過技術實測，而傳統的模型試驗方法周期長、成本高。近年來隨著CFD流場分析手段的成熟，采用三維數值模擬方法對水輪機內部復雜的湍流流動進行研究，使得在水輪機設計中可以通過“數值模擬試驗［1-2］”取代“傳統模型試驗”實現方案篩選，并對其水力性能進行預測?！?br>