冲击式水轮机喷射机构空化特性模拟研究

TK733; 空化空蚀的存在对水轮机的运行十分不利,不仅会降低水轮机的出力和效率,破坏水轮机的过流部件,严重情况时会导致水轮机不能安全稳定运行.对空化位置的准确识别有助于预防空蚀破坏,文章利用流体软件中的VOF多相流模型及SST k-ω湍流模型,基于Schnerr-Sauer空化模型对冲击式水轮机喷射机构进行了数值模拟.通过分析额定设计水头下不同喷针开度的参数变化对喷射机构流场的影响,获得速度、压力和气相体积分数的分布规律.得到的主要结论如下:流体流经收缩管段,速度迅速升高,喷嘴的出口转弯处绝对压力迅速下降至形成空化所需要的饱和蒸汽压力,为空化创造了条件.在喷针中心存在速度衰减,在喷嘴出口以及...

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Published in中国农村水利水电 no. 7; pp. 229 - 235
Main Authors 葛新峰, 孟涵, 孙洁, 何涛, 黄金伟, 王建明
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 河海大学,江苏 南京 210098%重庆水轮机厂有限责任公司,重庆 400054 15.07.2023
Subjects
空化
Schnerr-Sauer mode
injection mechanism
喷射机构
Pelton turbine
冲击式水轮机
Schnerr-Sauer模型
cavitation
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ISSN1007-2284
DOI10.12396/znsd.221415

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Summary:TK733; 空化空蚀的存在对水轮机的运行十分不利,不仅会降低水轮机的出力和效率,破坏水轮机的过流部件,严重情况时会导致水轮机不能安全稳定运行.对空化位置的准确识别有助于预防空蚀破坏,文章利用流体软件中的VOF多相流模型及SST k-ω湍流模型,基于Schnerr-Sauer空化模型对冲击式水轮机喷射机构进行了数值模拟.通过分析额定设计水头下不同喷针开度的参数变化对喷射机构流场的影响,获得速度、压力和气相体积分数的分布规律.得到的主要结论如下:流体流经收缩管段,速度迅速升高,喷嘴的出口转弯处绝对压力迅速下降至形成空化所需要的饱和蒸汽压力,为空化创造了条件.在喷针中心存在速度衰减,在喷嘴出口以及喷针针尖区域存在低压区.气相主要分布在喷嘴的出口位置,在开度为20%与80%条件下,气相呈对称分布于喷嘴出口圆环面,但并未全覆盖,气化区域与前段导流体区域位置相对应,开度为40%与60%条件下气相呈圆环面均匀覆盖于喷嘴出口.不同喷针开度下最大气相生成率及气体沿轴向的分布随开度的增大先增加后减小,40%开度下水蒸气含量最多,此时空化范围最大.
ISSN:1007-2284
DOI:10.12396/znsd.221415