农业机械学报

作者：孙龙刚,郭鹏程,罗兴锜

单位：西安理工大学,西安理工大学,西安理工大学,

关键词：水轮机;尾水管涡带;压力脉动分解;同步分量;非同步分量

基金：国家自然科学基金项目(51839010)、陕西省重点研发计划项目(2017ZDXM-GY-081)和陕西省教育厅服务地方专项计划项目(17JF019)

尾水管涡带是混流式水轮机在部分负荷工况运行时尾水管内出现的一种螺旋状涡旋运动，其诱发的压力脉动对水轮机运行稳定性有直接影响且易造成疲劳破坏。基于SST k-ω湍流模型对运行在42.35%额定功率的某混流式模型水轮机进行了尾水管内部流动特性的试验测试与数值研究，数值压力脉动幅值及主频与试验测试吻合度好，误差分别约为2.70%和2.62%。尾水管内出现进动涡带时，测点压力均作0.25倍转频的周期性脉动，涡带扫过测点时，其压力最低。位于涡带运动轨迹附近的压力测点，其压力幅值最高。为了进一步阐明尾水管涡带的复杂流动特征及其动力学特性，将尾水管压力信号分解为同步分量及非同步分量。研究发现，分解后的非同步分量对原始信号有较强的依从性，其幅值较高且保持主频为0.25倍转频，而同步分量主频发生变化且压力脉动幅值较小，表明非同步分量对尾水管涡带的形成贡献大于同步分量。尾水管锥管段不同高程上同步及非同步分量幅值的量化分析表明，非同步分量幅值绝对占优，沿流动方向非同步分量幅值先增大后减小，而同步分量幅值逐渐增加。

来源：2019年第9期

《农业机械学报》期刊编辑部

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