混流式水轮机卡门涡致振机理探讨与分析

作     者：孟龙 张驰也 徐洪泉 易艳林 MENG Long;ZHANG Chiye;XU Hongquan;YI Yanlin

作者机构：中国水利水电科学研究院北京100038 

出 版 物：《水利学报》 (Journal of Hydraulic Engineering)

年 卷 期：2023年第54卷第12期

页      面：1464-1472页

核心收录：

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：中国水利水电科学研究院科研专项(HM0145B432016 HM0145B012021)。 

主　　题：水轮机 卡门涡 共振 固有频率 振型 空化空腔 

摘      要：水轮机出现卡门涡后易引起振动等问题。许多安装混流式水轮机的水电站发生卡门涡频率的强烈振动,严重时甚至造成转轮叶片裂纹破坏,学界多认为这是由卡门涡共振引起。本研究通过比较卡门涡频率和固有频率的巨大差异、大朝山电站转轮叶片减薄修型后强振工况向大负荷转移等事实,提出新观点:大多数卡门涡强振及其破坏并非由共振引起。本研究进行了模型水轮机卡门涡观测试验,比较了流量、空化系数对可见卡门涡的影响,发现可见卡门涡多发生于大流量工况或低空化系数导致的涡心压力较低时,指出卡门涡由其涡心空化造成。通过电站消除卡门涡危害的措施等进一步说明:卡门涡共振存在于小流量工况,但共振能量低,没有显著破坏性;大流量工况的卡门涡强振并非共振,而源于卡门涡空化空腔溃灭产生的巨大冲击力。