阿基米德螺旋水轮机性能分析

为了探究阿基米德螺旋水轮机(ASHT)的性能特点,对5种具有不同旋叶倾角的ASHT进行计算流体动力学(CFD)和单向流固耦合数值模拟。研究结果表明:5种ASHT的峰值功率系数均介于低尖速比范围内,其中角度组合为30-45-60的ASHT具有最佳的峰值功率系数;具有大旋叶倾角的ASHT具有更宽泛的尖速比范围和更大的推力系数,其峰值功率系数对应的尖速比也移动到较大的位置;具有大旋叶倾角的ASHT具有更强的流动堵塞效应和较大的波动幅度;在水动力、重力及自身旋转效应的共同作用下,ASHT所受载荷会出现周期性波动。研究成果可供ASHT的优化设计和推广应用参考。

双阿基米德螺旋水轮机阵列特性

为了探究阿基米德螺旋水轮机双机组的阵列特性,从而实现该型水轮机的高效利用,采用计算流体力学方法对不同排列方式及间距下的双机组阵列进行了三维数值模拟研究.结果表明,在并列排布中,两机组都将获得高于单独机组的性能指标,且二者之间的水动力相互作用的增益效果在达到峰值后随着并列间距的增大而逐渐减弱.反向旋转设置中的两机组的叶尖涡将出现类似于齿轮的啮合效应,而同向旋转设置中的两机组的叶尖涡相互冲突且交织在一起,导致一侧机组的叶尖涡在向下游发展的过程中过早地出现破碎.在串列排布中,当串列间距大于5 D后,上游机组的性能基本不受影响,下游机组的性能随着串列间距的减小而下降明显.反向旋转设置的下游机组的涡流结构较为混乱,出现了一定程度的尾流畸变,而同向旋转设置的下游机组几乎完美地与来自上游的涡流进行了融合,其尾流更像是对上游涡流的一种延伸和继承.研究结果为阿基米德螺旋水轮机的优化布置提供了一定的参考.