小型混流式水泵水轮机水力设计.pdf

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1、第12卷第6期南水北调与水利科技Vo1．12NO．62014年12月South-to-NorthWaterTransfersandWaterScience&TechnologyDec．2014DOI：10．13476／i．cnki．nsbdqk．2014．06．028小型混流式水泵水轮机水力设计毛秀丽，郑源，屈波，牟童，张新，吴在强(河海大学能源与电气学院，南京211100)摘要：采用二元理论结合螺旋势流设计了混流式水泵水轮机，并利用Pro／ENGINEER建立三维几何模型。通过对不同曲率导叶的CFD数值模拟计算，分别得到水泵工况和水轮机

2、工况下的流场流线图、速度图以及压力图，证实标准导叶更适用于混流可逆式机组。效率估算结果显示，机组效率在水轮机工况达到85，水泵工况达到88，说明设计方法可行。关键词：混流式水泵水轮机；螺旋势流；水力设计；CFD数值模拟；水力性能；流场分析；光洁度中图分类号：TK734文献标志码：A文章编号：1672—1683(2014)06—0123—04Hydraulicdesignofsmallmixed-flowreversiblepumpturbineMAOXiu-li，ZHENGYuan，QUt3o，MOUTong，ZHANGXin，WUZai

3、—qiang(CollegeofEnergyandElectricity，HohaiUniversity，Nanjing211100，China)Abstract：Themixed—flowFrancispumpturbinewasdesignedaccordingtOthedualistictheoryandspiralpotentialflow，andPro／ENGINEERsoftwarewasusedtObuildthethree-dimensionalgeometricmode1．BasedontheCFDnumericalsi

4、mulationsontheguidevaneswithdifferentcurvatures，theflowpathlines，flowvelocities，andpressuredistributionsunderthewaterpumpandturbineworkingconditionswereobtained．TheresultssuggestedthatthestandardguidevanesaremoresuitablefortheFrancispumpturbine．Theefficiencycalculationres

5、ultsshowedthattheturbineunitefficiencycanreach85undertheturbineWOrkingconditionsand88underthewaterpumpworkingconditions，whichindicatedthatthedesignmethodisfeasible．Keywords：Francispumpturbine；spiralpotentialflow；hydraulicdesign；CFDnumericalsimulation；hydraulicperformance；

6、flowfieldanalysis；roughness抽水蓄能机组是一种可逆式水力机组，其既能将水能转水管和结构部件转轮室、座环、上盖、轴承端盖等组成。其中变为电能(水轮机工况)，又能将电能转换为水能(水泵工相关过流部件首先按照常规的水力设计来计算，然后根据具况)，根据电网的需要，来确定抽水蓄能机组的工作方式。随体情况进行针对性地优化。着电力系统的迅速扩大和发展，抽水蓄能电站在电力系统中1．1转轮水力设计所担任的调峰、调频、调相和事故备用等的功效越来越显著。混流可逆式水力机械的转轮需要适应水泵和水轮机两在综合多能源利用的小电力系统中，为了

7、保证电力系统的稳种工况的要求，其特征形状与离心泵更为相似，叶片薄而长，定和能源的合理利用，可以利用一般水头不超过50m的小包角很大，过流量相对较小，水轮机工况进I=1处叶片角度只型、超小型抽水蓄能机组进行调节。目前的抽水蓄能机型均有10。～12。，因此为改善水轮机工况和水泵工况的稳定性，采用双向运行的混流式水泵水轮机，因而，使得小型低水头叶片出口边角度常设计成后倾式，而不是在一个垂直面混流式水泵水轮机这种结构简单、水力性能良好、安装维修方便、所需上水库和下水库开挖量少的机组未得到应有的开上_2]。水轮机转轮的水力计算在理想液体定常流动的基

8、本发与推广。假设前提下，假定叶片数无限多，叶片厚度趋于无限薄，将混流式水泵水轮机的流动面近似看成绕轴线旋转的回转面，相1水力设计邻流面间水流质点互不干扰且流面问流量相等，按照轴面有混流式水泵水