混流式水轮机水力设计方法.pdf

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1、1996年11月水利水电快报EwRHI第17卷第21期‘广~恤~~~飞)机电!k~~~~一浦混流式水轮机水力设计方法·ree[娜威〕HBkk摘要减,避免空化及减少泥沙磨损是设计中水头混流式水轮机的主要课题。小压力脉动要设计一种理想的转轮,其运行范围应比正常设计水头变化宽得多并且需要的维护应最小。简述了应用水力流态设计参数、CFD辅助分析及模型试验的方法,力求达列上述目的。主题词混流式水轮机中水头水轮机水力设计设计方案空蚀控制水轮机设计娜威混流式水轮机的设计分成三个主要阶片流道内的非稳定流的更为详尽的计算程段。第一步是初步设计,根据

2、欧拉方程,即序。,绝对比能和相对比能的关系方程调整流线最后一步就是通过模型试验精确调整转、口和出,。方向的叶片角度月叶片弯曲曲率及叶片倾轮进口以改进空化和效率等性能。角0等几何参数的相互关系目的是提出压初步设计最重要。因为转轮的基本水力、力分布均匀抗空化性能好及动态压力最小设计是在这一阶段完成的。在设计过程中,的基。,本设计方案为使叶片上的压力分布平衡调整各种参数,,第二步是三维CFD分析对基本设计而使设计者获得重要的感性认识可帮助设。,方案进行精细调整在分析时通常假设从计者来估算CFD分析的结果。这种感性认导叶叶栅到叶片进口的水

3、流为均匀流场。目识对正确地改变几何参数以改进转轮的性能,,前正在开发考虑了导叶后面的尾流及转轮叶非常有用对研究模型水轮机特性并最终~,户,丫一一,护,~,尸~,丫尸~气护~~、护~,广今广,犷~犷,犷,广,广,犷,犷,犷,犷,厂,广,厂,尸,犷,广,广,广,广,厂,犷,犷,广,犷,广卜犷,犷,广,厂,广,广,犷,广,尸,广,广,。绕自身弯曲以便将其固定在卷筒上每扇项需要明确规定并严格执行的关键性的保护弧形闸门上的钢丝绳都按这种方法在一个常措施。到目前为止,水陆资源保护局的溢洪。,规的工作日内安装完成所有钢丝绳都已用闸门运行经验表明

4、按期进行维护和检查的AlmasolBeray,,ZOOI和2002润滑剂及l钢丝钢丝绳其预期寿命约为25年此时安全系.667。6。绳用润滑剂(代码0)进行润滑数已由下降到32安全系数的大幅度下8,怀安加拉坝扇溢洪闸门所有新钢丝绳降充分说明必须有一个对钢丝绳进行维护。共花费25000美元和监测的组织完善的实施规程。6结论熊绍钧译自《澳大利亚大坝委员会公报》溢洪lwJ门钢丝绳失事是操作人员最担心第102号,徐一心校的事故之一但钢丝绳又是操作溢洪闸门所必不可少的,因而对它进行维护和监测是-(收稿日期1996一10一03)1996年11月

5、水利水电快报EWRHI第17卷第21期,出高度(N尸SH)确定净正吸出高度可由下式确定:,2a之an二:扩N尸S万=月及[Kt(一月)+b](2).式中1

6、案供CFD分析及模型试1.2反力—比。下面。,验改进简要讨论最重要的设计参数除此转速外对叶片负载及空化特性而.11’,。速度数口对空化的影响言反力比也是非常重要的参数反力比是:速度数以最优效率点的参数定义对水流通过转轮后水压力降低值的一种度。,,·‘。’3/‘。~份了亘/(29万)量对给定的速度数通过改变叶片形状,,;n(净水头)口的空式中H水头H一H对最可使反力比增加并因此可使叶片进—“*”。。反力:优效率点参数加注号化问题得到解决比定义为转轮进出:uZ速度数和比转速的关系为口压力降除以C一。时最优效率点的全部。n,’·k‘/2

7、“/‘·兀=口(29)30/有效净水头引入无量纲压力因子石一。,:ns;h/H则反力比为式中比转速k—=Qn/‘Q,Q。为正常流量(m3/s)。hl一hZ(3)。由于速度数’月为无量纲参数,故本文H,将用来代替比转速。如果忽略摩擦损失通过合并欧拉水轮,ota口圆机方程绝对能量方程(E)和Rhlpy相对速度数也可用转轮叶片出周速度和,:出口:滞流能量主程(I)得到下式角的函数表示。、uIu,uZ“2·gH夕=C一C。一/2tan二2份万及l了(一刀)(1)l,:2=(E一I)一(E一1)(4),式中讯无量纲叶片出口速度—由于沿转轮流

8、线的相对滞流能量恒定不2、/;、一八,,12,:笼互变如果忽略摩擦损失可得到1一1则二22n、u1u;uZuZ,Z(一月)或月水流方向的叶片出gH夕=C一C=(E一E)=,—:,c:c[l角(图1)从(1)得到[gh+{/2〕一[gh+;/2〕(5