混流式水轮机进动过程中转轮上冠转动流体力矩研究

通过模型实验和基于整体流动模型的数值模拟研究了混流式水轮机进动过程中作用在转轮上冠的转动流体力矩的基本特性.模型实验中的转轮用一个圆盘来模拟,其上冠与后顶盖之间形成一个很小的轴向间隙.内向流由外部水泵供给.检验分析了间隙内泄漏流速、径向间隙进口处的预旋速度和轴向间隙宽度对流体力矩的影响.研究结果表明,进动流体力矩在很小的正向进动角速率比区间内对转轮的进动具有自激效应,并且进口处预旋速度对自激区间的影响显著.通过对转轮进动过程中流体所产生的转动力矩在转轮旋转和不旋转两种情况下的比较,得出了法向流体力矩在转轮只有进动没有旋转的情况下对转轮的进动没有自激效应.法向流体力矩对进动所产生的自激效应是由转轮转动所形成的漩涡流引起的.

旋转圆盘涡动过程中的流体力矩试验

本试验模拟了混流式水轮机转轮上冠在不均匀径向间隙情况下产生涡动时所受的流体力矩。通过模型实验和数值模拟研究了混流式水轮机涡动过程中作用在其上冠的转动流体力矩的基本特性。模型实验中水轮机转轮用一个圆盘来模拟,其上冠与外壳之间形成一个很小的轴向间隙。用圆盘圆周和外壳之间的径向间隙来模拟实际水轮机中的密封。内向流由外部水泵供给。设计了在不同的泄漏流速、预旋速度、轴向间隙的情况下测量流体力矩的实验。通过整体流动模型对涡动过程中间隙流的特性进行了数值模拟。通过比较流体力矩的实验和数值结果,讨论了转子动力稳定性。最后得出在混流式水轮机涡动过程中,作用在转轮上冠的流体力矩除了几个较小涡动速率比以外,在其它很大的涡动速率比区间内都能够助长涡动的运动状态,从而使系统产生自激振动。