潮汐电站贯流式水轮机内部流动特性的数值研究

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与常规水轮机组相类似,潮汐电站机组的性能在很大程度上取决于内部流动状况和机组的动力特性。但与常规电站不同的是,海洋潮位周期性的涨落过程曲线类似于正弦波。导致潮汐电站的工作水头也在周期性变化,故转轮进口处的压力和流量也在周期性变化。在常规径流式电站中,大水头变幅下的运行容易造成机组振动甚至叶片断裂等问题,而对于潮汐电站来说,其内部的流动特性与常规电站相比有一定差别,它带来的新问题是值得探究的。  本文较系统地开展了周期性变化进口条件下潮汐电站贯流式水轮机内部流动特性的数值模拟研究,取得了以下两方面的研究成果:基于潮汐能实际的流量变化,同一导叶开度和桨叶开度的工况要经历从小流量、额定、大流量工况的变化过程,从模拟结果看来:小流量工况时尾水管内流动紊乱,在进口处形成了较大的振动,效率和水头下降很多;大流量工况由于尾水管内的流速过高,导致尾水管恢复系数较小,效率比额定工况稍有下降。基于潮汐电站真实的水头变化,在机组同一导叶开度和桨叶开度下加入不同的进出口压力,以此对比所带来的影响,数值模拟结果显示:在不同的压力进口条件下,流态显示出了截然不同的变化,从内部流动到外特性都有所不同。通过对转轮域和尾水管内的流动分析,找出了两种不同压力进口条件下的水轮机内部流动特征。
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