高水头大变幅混流式水轮机尾水管内部流动分析

为探究高水头大幅变化对混流式水轮机尾水管涡带的演化及对压力脉动的影响,以国内运行水头变幅最大的紫坪铺水电站水轮机为例,通过三维建模及定常和非定常条件的CFD分析,研究混流式水轮机在相同开度下最大水头、设计水头和最小水头三种工况的流动特点。结果表明,最小水头工况下尾水管内部流态较乱,尾水管中存在螺旋型空腔涡带,主要分布在直锥段。最大水头工况下尾水管的柱状涡带直径较大,且分布在直锥段和弯肘段,对机组振动和空化影响较大。研究结果阐明了非定常流动的特性,揭示了尾水管内压力脉动与涡带发展形态变化的规律,可为水轮机的安全可靠运行提供技术保障。