自由液面對低水頭燈泡貫流式水輪機流場的影響.pdf

1、近年來，如何綜合、經(jīng)濟得開發(fā)低水頭水力資源成為人們關(guān)注的焦點，燈泡貫流式水輪機作為開發(fā)低水頭水力資源的一種優(yōu)良機型，也成為了人們關(guān)注和研究的熱點問題。本文針對大型燈泡貫流式水輪機工作水頭低，轉(zhuǎn)輪直徑大，機組取水口距離水庫表面很近，同時引水管道較短等特點，采用模型試驗與數(shù)值計算兩種方法，研究了庫區(qū)和尾水明渠自由液面對低水頭燈泡貫流機組內(nèi)流動特性的影響。
　　首先，根據(jù)重力相似準(zhǔn)則建立有壓管道的水力學(xué)實驗?zāi)Ｐ?，以管道上、下游水面高程?/p>

2、為實驗工況，通過模型實驗研究自由液面對壓力管道內(nèi)流動特性的影響。此外，建立了實驗裝置的三維幾何模型，對不同工況下壓力管道內(nèi)的流動進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。通過將模型實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對比分析，獲得了受自由液面影響的有壓管道內(nèi)流動特性，在同一管道斷面上，壓力呈階梯狀分布，并且在管道過水?dāng)嗝嫔狭魉俜蔷鶆蚍植?，管道頂部流速小于底部。此外，定性分析了燈泡機組的進(jìn)口邊界條件，認(rèn)為在燈泡機組的進(jìn)口邊界上流速及壓力是非均勻分布的。
　　其次，

3、建立某一燈泡貫流式水輪機的三維幾何模型，包括:燈泡體、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪和尾水管四個部分。以導(dǎo)葉開度和葉片轉(zhuǎn)角作為計算工況，通過給定水輪機的進(jìn)口流量，在不考慮自由液面影響的情況下，對燈泡貫流機組進(jìn)行全流道定常數(shù)值計算，得到了燈泡貫流機組各過流部件的流速場與壓力場以及水輪機的效率、工作水頭、流量等水力學(xué)參數(shù)。
　　最后，在考慮自由液面情況下，建立包括庫區(qū)和尾水明渠的三維幾何模型，整個計算區(qū)域分為三個大的部分:上游庫區(qū)、水輪機流道、下游尾水明