近年来叶片式水力机械正在向着高速、低能耗、空化性能和稳定性能良好等方面发展。而空化性能的好坏在评价水力机械的整体性能中占有愈来愈大的比重。空蚀破坏使水轮机组效率下降、出力减少、振动加剧,是水电站安全运行的最大威胁之一。因此,正确预测水力机械转轮内的空蚀破坏,探讨它对水轮机组整体性能的影响,具有重要的理论和现实意义。 水轮机转轮内的真实流动是随机的三维粘性不可压缩湍流。本文在三维时均N-S方程的基础上,运用标准k-ε模型对万家寨水电站混流式水轮机转轮内部三维湍流流场进行了数值模拟,计算了若干典型工况,得到了水轮机转轮合理的速度和压力分布,以及各个工况下转轮叶片某翼型上的压力分布。可以看出,在叶片负压区,转轮叶片出口和靠近下环处较易发生空蚀。 由于水体中异相介质数量的增多会使体积破坏强度降低,空化容易发生。一般含沙河流中建造的水电站都面临空蚀与泥沙磨蚀的联合破坏。本文取用万家寨水电站区河道水样,通过实验,配制与电站实际过机含沙量接近的各种泥沙含量,得到初生空化与临界空化压力的实测结果。为研究空蚀与泥沙磨损联合破坏和正确选择机组安装高程,提供了重要的依据。 本文从转轮叶片抗磨涂层脱落后形成凹坑上着手,用解析方法分析凹坑内及附近的流动状态和规律,进一步考察转轮叶片上空蚀和涂层剥落的关系及抗磨涂层运用的必要性。