贯流式水轮机固液两相数值模拟

徐顶娥，杨春霞*，蔡建国，韩洋，葛新峰

(1. 河海大学能源与电气学院，江苏 南京 210098； 2. 重庆航运建设发展(集团)有限公司，重庆 400013)

中国是多泥沙多河流国家，在河流中运行的水轮机不可避免地面临泥沙磨损问题[1].泥沙对水轮机及其过流部件不断冲蚀，将严重损坏其表面，从而使水轮机运行效率下降.

对于活动导叶磨损研究，韩伟等[2]采用DPM模型对不同浓度不同泥沙直径进行定常数值模拟，发现活动导叶间隙磨损主要集中在轴前、台阶下游再附点位置及间隙流出口处.田文文等[3]采用Particle模型对水轮机导叶流体域进行固液两相流数值模拟，并通过水轮机单流道泥沙磨损试验得到导叶磨损的部位及磨损程度.方兴等[4]通过数值模拟得出活动导叶上泥沙浓度最大位置在5%～10%弦长处，最大泥沙速度出现在20%弦长附近.LI等[5]在设计工况模拟不同泥沙直径和浓度对混流式水轮机导叶周围的固液两相流动特性，并在此基础上对导叶的磨损和空化特性进行了预测和分析.

对于转轮叶片磨损研究，程成等[6]基于Particle模型分别对双叶片污水泵进行固液两相流场数值模拟.张晓旭等[7]、朱乔琦等[8]对混流式水轮机转轮在含沙水两相流动时进行模拟.LEI等[9]基于欧拉-拉格朗日方法对离心泵叶片和泥沙运动轨迹及磨损机理进行固液两相流动数值模拟.RAKIBUZZAMAN等[10]采用Tabakoff-Grant侵蚀模型和Rayleigh-Plesset空化模型对混流式水轮机的泥沙和空蚀特性进行了研究，得出空化和泥沙侵蚀联合作用下的……