斜流式水泵水轮机蜗壳逆向优化及导叶改型设计

王利英，张 凯，赵卫国

(河北工程大学水利水电学院，河北 邯郸 056021)

0 引 言

蜗壳是水泵水轮机的重要组成部件之一 ，常规的蜗壳设计方法有等速度矩法和等周向平均速度法[1]。固定导叶具有导流的作用，在水泵水轮机的变工况中，水流以合适的角度及速度流过。水泵水轮机经常处于变工况点运行状态，常规方法设计出的蜗壳，水流在蜗壳中呈非匀速对称流动，这将会使得转轮叶片和活动导叶间的动态干涉放大，加剧机组振动、降低了效率，严重危害水泵水轮机的安全运行[3]。

余永清等[4]对水泵水轮机全流道“S”特性区进行数值分析，发现在制动工况和反水泵工况时,固定导叶、活动导叶和转轮区域内均存在较多的旋涡性回流；喻陈[5]通过对水泵水轮机蜗壳设计方法研究及数值分析提出了蛋形耐压壳仿生技术的D型截面的蜗壳设计方法；齐学义等[6]建立了水轮机蜗壳内的水力损失计算模型，得出蜗壳的水力损失主要集中在蜗壳后半段；张双全等[7]对大型水轮机蜗壳进行了CFD模拟分析，计算出了蜗壳的流量系数；王玲花等[8]针对蜗壳内部流场回流撞击问题进行了三维不可压缩定常黏性模拟，提出采用改善固定导叶型线及进出口角度的方法对固定导叶进行优化方法；宁楠等[9]对高水头下水泵水轮机进行空化特性分析，发现在水轮机工况,伴随空化数减小,大、中流量下长叶片吸力面靠近下环根部的空化程度逐渐加重等现象；DEVALS等[10]使用二维和三维对比的方法对导叶扭矩模拟与实验相互验证；……