尾水管涡作用下水轮机转轮叶片动水压力特性

发布时间：2024-02-25 16:40

　　为进一步研究尾水管涡作用下水轮机转轮叶片的动力学特性,以水轮机转轮叶片为研究对象,根据水轮机转轮叶片准三元反设计的特点,应用有限单元法建立尾水管涡作用下转轮叶片的动水压力的数学模型,并对其分布规律进行了研究。首先依据水轮机转轮叶片准三元理论,建立转轮叶片的准三元有限元模型。然后根据布拉修斯定理和计算流体力学数值模拟的压力分布,建立反映尾水管涡作用下转轮叶片动水压力与水头、流量、转速等参数之间内在关系的数学模型。最后通过实例分析验证了数学模型的可行性,并揭示尾水管涡作用下动水压力暂态过程变化机理,研究发现:尾水管涡作用下的转轮叶片动水压力产生部分负荷的运行工况,且动水压力自上冠处到下环处逐渐增大,动水压力最大值出现在转轮叶片下环处靠近出水边的位置。

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【部分图文】：

图2试验研究对象结构示意图

根据准三元反设计的特点,采用5条径向线与9条轴向线将叶片分成45个单元,其中第1条径向线为上冠处,第5条径向线为下环处,则长叶片上的各个节点如图2所示。进水边的节点为C00,C01,…,C04;出水边的节点为C80,C81,…,C84。3.2数学模型验证

图3节点C71的试验值与仿真值

通过式(15)即可得到任意位置处的动水压力,其中t=0.08s时叶片任意位置的动水压力如图4所示。从图4中可以看出,瞬时的动水压力沿轴线方向逐渐减少,瞬时的动水压力沿流线方向也逐渐减少。与文献[17]的尾水管涡作用下转轮叶片动水压力CFD仿真图相比较,瞬时时刻的最大误差出现在叶....

图4尾水管涡作用下t=0.08s时转轮叶片动水压力分布图

图3节点C71的试验值与仿真值3.3动水压力暂态过程变化规律

图5不同流量下尾水管涡作用下的节点C71的动水压力幅值仿真曲线

图6为额定转速和额定流量时,不同水头下尾水管涡作用下的转轮叶片节点C71动水压力幅值仿真曲线。从图6中可以看出,当转速和流量不变时,随着水头的增加,尾水管涡作用下的转轮叶片的动水压力逐渐增加。当运行工况低于额定功率的26.4%时,死水区几乎充满整个尾水管,动水压力幅值接近零,此....

本文编号：3910598