运行工况对多沙河流水轮机导叶区磨损影响研究

多沙河流上具有调峰功能的水轮发电机组运行工况转换非常频繁，水轮机经常偏离最优工况运行，导致活动导叶磨损破坏严重。为揭示运行工况对水轮机活动导叶区域固液两相流动规律的影响，建立了黄河某多沙电站原型水轮机全流道三维水体模型，采用欧拉-欧拉两相流模型和RNG k-ε湍流模型对水轮机不同出力工况进行了固液两相流数值模拟计算，对不同运行工况下导叶区域的压力、流速、含沙量等进行了分析。结果表明：含沙水流会使导叶区域最小压力减小，从而增加空化发生机率；出力工况对导叶区固液两相流动影响较大，随着水轮机出力减小，导叶区最大流速反而增大，活动导叶迎水面与背水面的速度差也逐渐增大，小出力工况下，座环靠近鼻端位置高泥沙浓度区域扩散变大，活动导叶表面泥沙浓度由顶端至底部逐渐增加，活动导叶头部位置泥沙浓度最高。研究结果能够为预测多沙河流水轮机活动导叶易磨损位置和研究抗磨蚀对策提供技术支撑。