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轴流转桨式水轮机的应用广泛。研究水轮机内部轮缘间隙以及泄水锥长度这两个数值对水轮机水力性能的影响,可以为减小水轮机的汽蚀、延长水轮机的检修周期提供依据。通过严谨的流场计算和分析,可使得这两个数值的得到更加合理的确定。
为了研究轮缘间隙与泄水锥长度对轴流转桨式水轮机水力性能的影响规律,本文通过应用计算软件FLUENT及建模软件GAMBIT,采用Realizablek-ε模型,对一轴流转桨式水轮机,选取了轮缘间隙减小0.05%、轮缘间隙增大0.05%、泄水锥分别加长与缩短50%以及标准状况共5种计算条件进行了计算和分析,并在以上条件下计算出转轮叶片正背面的速度和压力分布、水轮机效率、空化系数。计算结果表明:轴流式水轮机的效率随着轮缘间隙的增加而降低,随着轮缘间隙的减小而增高。空化系数在轮缘间隙改变时变化不大,当泄水锥加长或缩短时均增大。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,配制较高的各种泥沙含量,得到初生空化与临界空化压力的实测结果,并将其与前人所做的该站区较低含沙量进行了对比,发现两次实验结果基本可以衔接。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。本次研究还专门针对地理位置海拔高、含沙量低的李家峡和龙羊峡两水电站水样的空化压力进行了测试,并与清水进行了对比。