磨蚀对水斗式水轮机的水斗型线及性能影响的研究

作     者：葛新峰 孙洁 蔡建国 张雷 张辉 王金亮 MAXIME Binama 郑源 GE Xinfeng;SUN Jie;CAI Jianguo;ZHANG Lei;ZHANG Hui;WANG Jinliang;MAXIME Binama;ZHENG Yuan

作者机构：河海大学能源与电气学院江苏省南京市210098 重庆航运建设发展有限公司重庆市401121 黄河水利科学研究院河南省郑州市450003 黄河万家寨水利枢纽有限公司山西省偏关市036412 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2021年第41卷第21期

页      面：7391-7402页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 080703[工学-动力机械及工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：中央高校基本科研业务费(2015B02814) 国家自然科学基金项目(51579080) 

主　　题：水斗式水轮机 泥沙磨蚀 分水刃 缺口 水-气-砂三相流数值模拟 

摘      要：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。