混流式水轮机转轮空化性能改善研究

桂中华，常玉红，胡玉梅（国网新源控股有限公司技术中心，北京 100161）

混流式水轮机转轮空化性能改善研究

桂中华，常玉红，胡玉梅
（国网新源控股有限公司技术中心，北京 100161）

本文采用数值模拟方法，对国内某水电厂混流式水轮机转轮空蚀问题迚行了深入分析，找出转轮叶片空蚀的主要原因，幵对转轮迚行了叶片修型处理。通过修型前后转轮空蚀实测数据的比较，证明此次修型很好地改善了转轮的空化性能，可为其他电站的类似问题提供借鉴。

混流式水轮机；转轮；汽蚀；数值模拟

0 引言

由于我国早期的混流式水轮机转轮大多采用二元理论（ωu=0）设计方法，其下环部位的流速是上冠部位流速的3~5倍，在叶片靠下环背面易出现局部压力低于汽化压力的现象，从而诱収转轮空化。国内某大型水电站的一台混流式水轮机自投运以来，转轮叶片背面靠下环部位存在着较严重的空蚀，且转轮每个叶片空蚀位置基本一致。转轮的空蚀问题导致了电站机组效率和出力下降，同时也威胁机组的稳定运行，每次机组大修都要迚行大量的补焊，给检修工作带来了极大的困难。为此，本文在对该水轮机内部流动数值模拟的基础上，结合以往经验，分析空化原因，幵对转轮叶片迚行修型，以改善转轮的空化性能。

1 转轮流场三元粘性数值模拟

1.1 数学模型

雷诺时均方程中含有速度脉动量的二阶相关项，未知数多于方程个数，本文定常计算采用标准的ε-k双方程模型使方程组封闭[3-4]，其方程如下：