水轮机活动导叶端面间隙磨蚀形态演变预测

恒定边界条件下的磨蚀预测方法不能反映过流壁面磨蚀后流体动力学参数的变化,导致现有的磨蚀预测结果很难与实际一致。该文基于磨蚀微分求积的思想,构造了主要磨蚀壁面几何形态的近似表达,通过RNG k-ε湍流模型和离散相模型(discrete phase model,DPM),对水轮机活动导叶端面间隙挟沙水流进行了非定常数值计算,得到了不同磨蚀阶段主要磨蚀面的平均磨损率分布,建立了过流壁面磨蚀深度变化量关于平均磨损率和磨蚀时间的数学模型和近似求解方法,预测了过流壁面的渐变磨蚀形态,分析了导叶端面和台阶面磨蚀形态逆流向演变的流动机理。数值预测结果与机组实际运行时间对应磨蚀面的磨蚀深度基本一致,平均误差在10.2%以内,验证了该预测方法的有效性。该研究可为流体机械的磨蚀预测提供参考。