非設計工況下混流式水輪機尾水管壓力脈動研究

張 廣,許 彬,魏顯著

(哈爾濱大電機研究所 水力發電設備國家重點試驗室，哈爾濱 150040)

非設計工況下混流式水輪機尾水管壓力脈動研究

張 廣,許 彬,魏顯著

(哈爾濱大電機研究所 水力發電設備國家重點試驗室，哈爾濱 150040)

本文對非設計工況下水輪機尾水管流動進行數值研究。通過求解雷諾時均N-S方程和DES(Detached Eddy Simulation)湍流方程，分析了尾水渦帶的形態及其引起的壓力脈動特性。研究結果表明，尾水渦帶的長度、偏心距及轉動方向與水輪機運行條件有關：錐管上游測點周期性壓力脈動比較規律，壓力脈動幅值基本相同且主頻突出；錐管下游同一平面上的不同測點壓力脈動的幅值差異較大，而且壓力脈動的頻率成分增多。

混流式水輪機；非設計工況；壓力脈動；渦帶

隨著電力市場需求的變化水電廠調峰任務凸顯，水輪機經常需要在偏離設計工況條件下運行，這時尾水管內便會產生螺旋形的旋轉渦帶，渦帶所引起的壓力脈動是造成機組振動的主要原因，嚴重威脅著水電機組的安全運行[1-2]。多年來，國內外學者就有關尾水管渦帶引起的壓力脈動問題進行了大量的研究。研究人員通過現場試驗和模型試驗手段，分析了不同工況下尾水管壓力脈動信號的特征，對尾水管中渦帶形態的發展變化進行觀測，探討了減小尾水管壓力脈動的方法和手段[3-5]。但是由于尾水渦帶流動現象的復雜性，試驗研究在很多方面受到客觀條件的限制，難以獲得流場內部物理量的分布情況。……