磨蚀对水斗式水轮机的水斗型线及性能影响的研究

在含沙水流中运行的水斗式水轮机,分水刃和缺口是斗叶上最容易受到磨损变形的部位。采用欧拉-拉格朗日法对水-气-砂三相流进行非定常计算,研究分水刃高度下降对流态及泥沙磨损的影响,以及分水刃高度、缺口深度变化对转轮外特性的影响。研究发现:分水刃高度下降会对流线产生影响,在进水侧区域诱发旋涡和湍流,致使流态紊乱,水力损失增加,从而造成转轮外特性下降。当分水刃高度下降2、5、10mm时,转轮的效率分别减少了0.22%、0.66%、5.98%。分水刃高度下降造成的斗叶型线变化,会影响泥沙颗粒对斗叶内壁面的磨损情况。分水刃下降的高度越大,分水刃区域的磨损越严重、磨损范围越大。缺口深度增加会减小斗叶工作面面积,造成转轮外特性下降。尤其是当缺口深度增加10mm时,效率降低了15.37%,转轮效率低于70%,在这种工况下运行,对射流能量的利用是非常不利的。