径向式导水机构导叶端面间隙的流场数值模拟分析

摘要

活动导叶端面间隙大小，间隙内流场分布是影响活动导叶空蚀和漏水的重要因素之一，从而影响水轮机的稳定性和空蚀性，本论文重点研究导水机构活动导叶端面间隙高度的变化对活动导叶流场的影响。
　　 本文针对HL180/D06A水轮机的过流部件--导水机构导叶端面间隙进行内部流场数值模拟分析。在已知导水机构相关参数基础上，利用AUTO CAD和UG对流场进行三维实体建模；应用Fluent软件对大流量工况、最优工况下不同端面间隙高度进行内部流场分析。
　　 在内部流场分析中，本文采用基于Reynolds平均法的Realizable k-ε两方程模型；计算区域网格采用非结构化六面体网格；边界条件采用速度进口、压力出口、周期性边界、交界面边界以及壁面边界；近壁流动应用壁面函数法处理；通过速度和压力分布图分析各工况下导水机构内部流动的特性。
　　 研究结果显示活动导叶背面接近进口处、正面出口处及导叶轴颈处容易产生低压区从而导致空蚀；随着导叶端面间隙增大，导叶端面产生空蚀的范围越大，导叶轴颈后的回流越强；在符合安装等条件下，导水机构端面间隙越小越好。该研究为导水机构活动导叶端面间隙高度的选择，导水机构设计安装提供了参考价值。