混流式水轮机飞逸过程瞬态流动与能量耗散研究
水轮机经历飞逸过程时,其内部将出现流动分离、涡漩及高振幅压力脉动等瞬态水力特性.为明确其在飞逸过程的不稳定流动特性,本文以某典型水头段混流式模型水轮机为研究对象,对其由额定转速过渡至飞逸转速的瞬态流动过程开展研究,数值计算获得的飞逸单位转速及流量与试验测试结果吻合较好.结果表明:飞逸过程中,转轮进口处水流在大冲角作用下形成较强的流动分离,诱发转轮叶片通道产生大尺度的涡漩结构,且随转速升高,涡漩体积逐渐增大,对主流形成强烈扰动.过流部件内均捕捉到低频、宽频特征的高振幅压力脉动,频率范围在 0.5 倍叶频以下,且对应的转轮域压力幅值最高.进一步,本文基于能量平衡方程分析水轮机能量耗散特性,发现各过流部件能量耗散主要发生在转速上升的初始阶段,且转轮和尾水管内的能量耗散之和超过耗散总量的 90%.此外,湍动能生成项和雷诺应力做功项远大于黏性耗散项和黏性力做功项,表明不稳定飞逸过程中的能量输运和耗散主要由湍流主导.转轮内的主要能量耗散位置与涡漩结构位置对应,表明转轮内流动分离诱导的复杂涡漩结构是引起能量耗散的根源,为进一步揭示水轮机飞逸过程的能量耗散机制研究指明了方向.
混流式水轮机、飞逸、瞬态流动、涡漩、能量耗散
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TV734(水能利用、水电站工程)
国家自然科学基金;国家自然科学基金;中国博士后科学基金;陕西省教育厅青年创新团队科研计划项目;陕西高校青年创新团队
2023-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共12页
794-805
