【摘 要】
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冷却塔专用的超低比转速斜流式水轮机作为能量回收装置的一种,可广泛应用于传统工业循环水冷却塔中。在实际应用中,被回收的流体介质中常含有气体,气体的存在会导致机组在运行过程中出现运转不稳定和效率下降的问题,机组运行工况将受到很大的影响。因此,本文以超低比转速斜流式水轮机为研究对象,采用理论分析和数值模拟的研究方法,首先在初始模型的基础上进行导叶数和转轮叶片数的匹配,并从设计的模型中选取效率最优的模型进
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冷却塔专用的超低比转速斜流式水轮机作为能量回收装置的一种,可广泛应用于传统工业循环水冷却塔中。在实际应用中,被回收的流体介质中常含有气体,气体的存在会导致机组在运行过程中出现运转不稳定和效率下降的问题,机组运行工况将受到很大的影响。因此,本文以超低比转速斜流式水轮机为研究对象,采用理论分析和数值模拟的研究方法,首先在初始模型的基础上进行导叶数和转轮叶片数的匹配,并从设计的模型中选取效率最优的模型进行后续研究;然后在分别在液相条件下和气液两相条件下研究气体体积含量对水力性能和压力脉动分布规律的影响。研究成果如下:1.当超低比转速斜流式水轮机模型的导叶数为19、转轮叶片数为20时,模型的整体性能最佳。在液相工况下,随着流量的增加模型内部的压力逐渐增加,流体流态逐渐改善,转轮内脱流、出口涡流现象均得到改善。2.气液两相条件下,模型效率、功率均小于液相工况,且随着气体体积含量的增加逐渐降低;模型水头、转轮损失均大于液相工况,且随着气体体积含量的增加逐渐增加;受到气液分离和动静干涉作用的影响,模型内气体、湍流动能分布不均。3.在所有的过流部件中,转轮内的压力脉动最为剧烈。气液两相条件下转轮内的主频幅值显著增强,为液相条件下的六倍及以上;随着气体体积含量的增加,转轮内的主频幅值逐渐减小。在一个转动周期内,导叶和转轮内的压力脉动数等于转轮叶片数。各监测点的压力脉动变化趋势在不同工况下各不相同。
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