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2013PLM征文:灯泡贯流式水轮机压力脉动数值预测

2013/11/20    来源:e-works    作者:马彪  李正贵  杨虹  毛秀丽      
关键字:灯泡贯流式水轮机  压力脉动数值计算  
灯泡贯流式水轮机压力脉动是引起机组振动水力振动源之一,本文以某水电站的灯泡贯流式水轮机为基础建立三维几何模型,完成了从流道进口到尾水管出口全流道的瞬态计算,预测了导叶进口、转轮进口、转轮出口和尾水管内的压力脉动,得到压力脉动波形图,并利用FFT变换得到了压力脉动的频谱图,并做真机的压力脉动实验,相互对比,以此来分析灯泡贯流式水轮机压力脉动情况。

三、边界条件

    进口边界条件:在进口面上根据流量给定速度条件,并假定速度垂直于进口面;出口边界条件:自由出流;壁面边界条件:采用无滑移边界条件。初始流场条件:设置导叶和桨叶开度为某一固定值,通过三维稳态湍流计算得到流场结果,以此作为瞬态计算的初始流场。

四、计算结果

    以下是以水头为9.8m、导叶角度为25.5°、桨叶角度为58.5°为工况点的计算结果。此工况点位于效率最优工况区域。结果分别记录了导叶进口、转轮进口、转轮出口和尾水管内(图1①、②、③、④处)的压力脉动的波形图和频谱图。

导叶进口脉动波形图

图2 导叶进口脉动波形图

导叶进口频谱图

图3 导叶进口频谱图

转轮进口脉动波形图

图4 转轮进口脉动波形图

转轮进口频谱图

图5 转轮进口频谱图 

转轮出口脉动波形图

图6 转轮出口脉动波形图

转轮出口频谱图

图7 转轮出口频谱图

尾水管内脉动波形图

图8 尾水管内脉动波形图

尾水管内频谱图

图9 尾水管内频谱图

表1 计算工况点的压力脉动振幅(ΔH/H)

计算工况点的压力脉动振幅

表2 计算工况点的压力脉动频谱值(单位:Pa2/Hz)

计算工况点的压力脉动频谱值

责任编辑:程玥
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