小水电尾水水轮机转轮优化研究

作     者：翟宇 李晓超 马夏敏 唐华林 王雪妮 张雷克 张凯文 ZHAI Yu;LI Xiaochao;MA Xiamin;TANG Hualin;WANG Xueni;ZHANG Leike;ZHANG Kaiwen

作者机构：太原理工大学水利科学与工程学院山西太原030024 中国水利水电科学研究院北京100038 中国华水水电开发有限公司四川成都610000 河南省黄河流域水资源节约集约利用重点实验室河南郑州450046 

基　　金：国家自然科学基金项目(52379091) 山西省基础研究计划项目(202103021224086,202203021222112) 河南省黄河流域水资源节约集约利用重点实验室开放研究基金项目(HAKF202104) 

出 版 物：《水利水电技术（中英文）》 (Water Resources and Hydropower Engineering)

年 卷 期：2024年第55卷第8期

页      码：93-103页

摘      要：【目的】为解决实际小水电站工程中尾水水轮机性能较差、运行效率较低的问题,缓解转轮叶片空化现象,【方法】设计了转轮桨叶倾斜角度分别为30°和45°的两种水轮机优化方案,并基于ANSYS仿真计算软件,在设计工况下对两种转轮设计方案进行了数值计算,同时对流场流态与模态分布计算结果进行了对比,根据两方案计算结果的整体流线分布、速度分布、压力分布及转轮区域涡量云图等开展流态分析,并进行干湿模态下的振型对比分析。【结果】结果显示:在设计工况下,转轮桨叶倾斜角度为45°时整体水流流态更加平稳、转轮区域压力分布更为均匀、旋涡更少,且预应力湿模态前五阶共振频率中最接近振动频率的数值仍存在40%的差异,工作环境中未产生共振现象,表明其整体性能较优。【结论】结果表明:数值模拟方法合理,模态分析与业界学者研究结果一致,所得数据具有可靠性。通过对转轮进行设计优化可提高水轮机抗空化、抗振等运行性能,对小水电站尾水水轮机优化设计提供有益参考,亦为类似工程问题改造提供了有效理论支撑。

主 题 词：小水电 转轮优化 流态分析 模态分析 共振 数值模拟 

学科分类：080703[080703] 080704[080704] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

D　O　I：10.13928/j.cnki.wrahe.2024.08.009

馆 藏 号：203138947...