导叶时序对多级液力透平压力脉动的影响

为研究导叶时序对多级液力透平性能的影响,以两级径流式液力透平为研究对象,建立以首级导叶周向位置为基准,依次将次级导叶周向旋转10°的5种时序方案。基于RNG k-ε湍流模型对不同导叶时序位置引起的内流瞬态特性进行了研究。结果表明：导叶时序对液力透平外特性曲线有一定影响,但对各过流部件压力脉动影响更为显著;各监测点处压力脉动主频幅值随着导叶交错角度的增大呈现出不同的规律,当交错角度为40°时液力透平内压力脉动降幅最大,首、次级叶轮出口和次级导叶过渡段主频幅值相比0°方案分别降低了11%,51%和16%;导叶时序对首、次级导叶出口压力脉动几乎无影响。     

径流式液力透平尾涡流动机理分析

液力透平叶轮出口处存在大尺度螺旋形尾涡，对机器的效率和运行稳定性有影响。为分析液力透平尾涡流动机理，利用Q准则识别提取尾涡结构，并对其速度场进行分析。研究发现：尾涡旋向与叶轮相反，其涡核半径约为叶轮出口半径的1/3，且在涡核中心发现了逆流区。根据叶轮出口处尾涡切向速度沿半径分布规律，可将尾涡流动分为涡核心区和涡衰减区，涡核心区内，切向速度沿半径急剧增加，在涡核半径处达到最大，在涡衰减区缓慢下降，在管壁处其值约为峰值的一半。沿着流动方向，尾涡切向速度分布逐渐平缓，且其峰值所在位置逐渐向管壁处移动。涡核心区内以切向速度动能损失为主，是引起液力透平水力损失的原因之一。