超低比轉(zhuǎn)速斜流式水輪機導(dǎo)葉數(shù)與轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)的匹配

閆金宇，毛 帥

（1．華北水利水電大學(xué)，河南鄭州 450000；2．重慶長電渝電力工程有限公司，重慶市渝北區(qū) 401120）

在工業(yè)冷卻系統(tǒng)中普遍存在大量富余水能，超低比轉(zhuǎn)速水輪機可利用富余水能代替?zhèn)鹘y(tǒng)電動機直接驅(qū)動風(fēng)機，既可以實現(xiàn)富余水能的再利用，又可以降低能耗、節(jié)約能源[1]。

斜流式水輪機沒有下環(huán)，流道比軸流式水輪機多了徑向成分，更易實現(xiàn)超低比轉(zhuǎn)速。近些年來，學(xué)者對超低比轉(zhuǎn)速斜流式水輪機進(jìn)行了設(shè)計與優(yōu)化。其中，吳迎新[2]運用等價理論確定了超低比轉(zhuǎn)速斜流式水輪機的基本設(shè)計參數(shù)，并進(jìn)行了模型優(yōu)化。陳曉宇[3]等著重對轉(zhuǎn)輪進(jìn)行了優(yōu)化，通過正交試驗和極差分析確定轉(zhuǎn)輪各基本參數(shù)的最佳組合。王晨陽[4-7]等通過對離心泵和超低比轉(zhuǎn)速水輪機進(jìn)行模擬分析，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)導(dǎo)葉數(shù)可使水輪機效率提高，穩(wěn)定性增強。從上述分析可以看出，導(dǎo)葉數(shù)與轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)的匹配對水輪機的整體性能、內(nèi)流場都有一定的影響。

目前對于導(dǎo)葉數(shù)和轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)匹配對整體性能的研究尚缺乏，本文在原型超低比轉(zhuǎn)速斜流式水輪機（導(dǎo)葉數(shù)為19，轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)為22）的基礎(chǔ)上設(shè)計25個不同導(dǎo)葉數(shù)與轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)的匹配方案，對模型進(jìn)行不同工況下的內(nèi)部流場的模擬計算和分析，以獲得性能最優(yōu)的導(dǎo)葉數(shù)和轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)的匹配組合，提高水力效率。

1 計算模型及匹配方案

本文選取超低比轉(zhuǎn)速斜流式水輪機為研究對象，其性能參數(shù)分別為：轉(zhuǎn)速n=240r/min，流量Q=500m3/h，其主要的幾何參數(shù)如下表1所示。……