轮毂间隙对轴流转桨水轮机性能影响的研究

应用CFD商业求解器ANSYS CFX-14对一转浆水轮机轮的内部流场进行数值模拟,来研究轮毂间隙流动对水轮机性能及内部流场的影响。计算流域包含所有过流部件的全流道,计算网格采用高质量的多块结构化网格,湍流通过剪切应力传输(SST)湍流模型来模拟。为了细化前后轮毂间隙对流场的影响,共计算了四种几何模型,包括没有轮毂间隙、只包含叶片头部的轮毂间隙、只包含叶片尾部的轮毂间隙、包含叶片头尾部的轮毂间隙。通过对各种计算结果的比较和分析发现,转轮尾部轮毂间隙对水轮机流场的影响比头部轮毂间隙影响大。间隙流动导致转轮最优工况点效率下降了0.35%,水轮机总体效率下降了0.15%。但间隙流动同时改善了下游尾水管内中心附近的流态,导致尾水管内的水力损失有所下降。