液力透平内气液两相流动的数值模拟

为进一步揭示气液两相条件下泵反转作液力透平的流动特性,考虑相间拖曳力和虚拟质量力,以空气和水作为能量回收工质,基于Euler-Euler非均相流模型,在泡状流型入流的假定条件下,对入口含气率分别为5%、15%、25%、40%的液力透平内流场进行了定常数值计算。结果表明:随着入口含气率的增加,相同流量下液力透平的水力效率和输出功率降低而压头升高,最高效率时对应的流量发生偏移;相同入口含气率下,沿蜗壳流道截面气相浓度和气相分布均匀度均降低,气相聚集于蜗壳截面中下方;不同入口含气率和流量下,各过流部件中蜗壳内气相分布相对最均匀;随入口含气率和流量的升高,各过流部件的气相浓度和分布的不均匀度均增加,存在明显的分界;叶轮流道内气相聚向叶片吸力面,随着入口含气率和流量的增加气相聚集程度增强、范围扩大,气相聚并成气团而滞留于叶轮流道,产生相态分离,气团上游存在对应漩涡;入口含气率较低时叶片压力面气相主要聚集在高压边侧,随着入口含气率增加,气相在叶片表面扩散,叶片压力面高压边附近靠近前盖板侧区域的气相浓度较高,叶片吸力面低压边附近区域的气相浓度较高;透平内气相速度总体上大于液相速度。

Numerical Simulation of Gas-Liquid Flow in Hydraulic Turbine