冲击式水轮机喷射机构的磨损特性数值分析

作     者：曾崇济 肖业祥 张瑾 安守皇 王正伟 Zeng Chongji;Xiao Yexiang;Zhang Jin;An Shouhuang;Wang Zhengwei

作者机构：清华大学热能工程系&水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 

出 版 物：《排灌机械工程学报》 (Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering)

年 卷 期：2015年第33卷第5期

页      面：407-411页

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 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] 0802[工学-机械工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51479093) 国家自然科学基金重点资助项目(51439002) 

主　　题：冲击式水轮机 三相流动 喷射机构 磨损 数值模拟 

摘      要：冲击式水轮机广泛应用于高水头地区,应用水头一般高于500 m,因此喷嘴出口流速将大于100 m/s.高速的自由射流中,水中携带的细小沙粒不仅会对冲击式水轮机的水斗表面结构造成磨损,而且会破坏喷射机构.喷射机构的主要作用在于形成高质量圆柱射流,提高转轮中的能量转换效率.沙粒磨损喷射机构将影响射流质量,造成效率损失.对喷射机构以及自由射流的水固气三相流动进行了三维非定常的数值模拟.水中携带的细小沙粒简化为圆形固体颗粒,并采用离散颗粒模型模拟其运动特性以及喷射机构的磨损特性.研究发现不同颗粒直径的沙粒其运动轨迹区别很大,造成的喷射机构磨损特性也不相同.喷针表面磨损预测结果显示,直径小的颗粒随流性较强,会对喷针头部造成磨损;直径大的颗粒惯性大,容易撞击喷针颈部上游区域,造成磨损.