一种轴流转桨式水轮机间隙空化与翼型空化的判定方法_刘斌

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1、2012年第6期水电与新能源总第105期2012Number6HYDROPOWERANDNEWENERGYTotalNo．105文章编号:1671－3354(2012)06－0058－03一种轴流转桨式水轮机间隙空化与翼型空化的判定方法刘斌，马龙(中国长江电力股份有限公司，湖北宜昌443002)摘要:介绍了轴流转桨式水轮机间隙空化与翼型空化的区别，并针对轴流转桨式水轮机结合CFD数值模拟技术，对间隙空化和翼型空化的区分方法进行了探讨。关键词:间隙空化;翼型空化;轴流转桨式水轮机;CFD中图分类号:TK733．3;TK733．5文献标志码:ATheDistinguishingMethod

2、ofClearanceCavitationandAirfoilCavitationinKaplanTurbineLIUBin，MALong(ChinaYangtzePowerCo．，Ltd．，Yichang443002，China)Abstract:ThedifferencesbetweenclearancecavitationandairfoilcavitationintheKaplanturbineareoutlined．Specif-ically，CFDnumericalsimulationtechnologybaseddistinguishingmethodbetweencle

3、arancecavitationandairfoilcavita-tioninKaplanturbineisdiscussed．Keywords:clearancecavitation;airfoilcavitation;Kaplanturbine;CFD以水为介质的流体流经局部地区，当压强低于某现形式，以及由此引起的空蚀破坏进行进一步的阐述。临界值时，水体内部原来含有的气核会迅速膨胀发展轴流式水轮机的翼型空化主要由水流流经叶片成气泡，在压强上升区域气泡溃灭，这一过程称为“空时，局部压强降低所引起的，翼型空化与叶片的几何形化”，包括气泡的积聚、流动、分裂、溃灭过程，是个非状以及水轮机的

4、运行工况密切相关。叶片翼型不同，稳定过程。空化可引起水轮机过流部件的空蚀破坏，其边壁上的空化数分布不同，空化数低的翼型，空化性其后果主要是引起水轮机水力性能参数恶化、机械振能好。此外，当水轮机工况偏离设计工况时，由于进口动和噪音，进而影响水轮机的安全运行。相对速度大小及方向发生变化，就会造成叶片边壁压本文着重阐述了在轴流转桨式水轮机中翼型空化强分布的偏离，改变叶片上的空化数分布，进而影响空和间隙空化的差别及其区分方法，即通过CFD数值模化发生的程度和部位。翼型空化是衡量转轮优劣的重拟技术进行模拟分析，初步确定发生空化的位置，并在要标尺。模型试验中采取一定的方法来确定空化的类型，并有轴流

5、转桨式水轮机间隙空化是由于水流通过某些针对性地采取模型优化措施，这对改善轴流转桨式水狭窄通道或间隙时，引起局部流速升高、压强降低而产轮机空化、提高机组的稳定性有重要的意义。生的一种漩涡空化。在轴流转桨式水轮机中，间隙空化造成的空蚀比较突出，易在转轮叶片外缘与转轮室1空化原因及表现形式及叶片内缘与转轮体的间隙附近发生，这种空化极易按水轮机中空化现象发生的原因将其分为翼型空造成转轮室、叶片外缘、叶片法兰的下表面和转轮体局化、间隙空化、空腔空化和局部空化。下面针对发生在部空蚀破坏，虽然这种空化的破坏范围一般不大，但破［1］轴流转桨式水轮机中翼型空化和间隙空化的原因、表坏程度较为严重。收稿日期

6、:2012－05－28作者简介:刘斌，男，工程师，主要从事水电站机组检修技术研究、管理工作。58刘斌，等:一种轴流转桨式水轮机间隙空化与翼型空化的判定方法2012年11月轴流式水轮机翼型空化主要出现在叶片上，根据叶片翼型和运行工况的不同，可能出现在叶片进、出水边上，也可能出现在叶片的工作面或背面上。间隙空化主要出现在发生间隙空化附近的转轮室、转轮体和叶片上。为进一步区别不同的空蚀类别，清楚地区分叶片翼型空化和间隙空化，对轴流转桨式水轮机叶片的照片进行了分类整理，代表性的空蚀照片如图1～图7。图4叶片背面翼型空蚀图图1叶片进水边翼型空蚀图图5转轮室间隙空蚀图图2叶片出水边翼型空蚀图图6转

7、轮体间隙空蚀图近进水边处的裙边更严重，同时叶片翼型空化在叶片背面也表现得很明显。但是发生在叶片内缘根部与转轮体处的空化很难判断是因翼型空化还是因间隙空化导致的。为准确判断叶片内缘根部与转轮体结合处的空化图3叶片工作面翼型空蚀图类型，可首先通过对转轮叶片进行CFD分析来初步确通常情况下，翼型空化和间隙空化较容易区分。定空化的位置，然后结合模型试验的方式来观察判定。例如图7，叶片间隙空化表现在叶片裙边的空蚀上，经在叶片内缘处增加一个内裙边以消除叶片