农业机械学报

作者：王晓晖，蒋虎忠，苗森春，白小榜，祁炳

单位：兰州理工大学,兰州理工大学,兰州理工大学,重庆水泵厂有限责任公司,兰州理工大学,

关键词：多级液力透平;熵产理论;Omega涡识别准则;能量耗散;熵产率

基金：国家自然科学基金项目(52169019)、甘肃省杰出青年基金项目(20JR10RA203)和中国博士后科学基金项目(2022M712676)

液力透平作为一种液体余压能回收装置，在小水电建设和能量回收领域得到广泛应用，但其内部能量损失特性不清。以两级径流式液力透平为研究对象，基于熵产理论和Omega涡识别准则分析了各过流部件内能量耗散机理。结果表明：速度脉动和壁面效应是能量损失的主要来源，设计工况下二者总占比为98.03%。叶轮和导叶是透平内能量耗散的主要区域；小流量工况，叶轮损失占比较高；大流量工况下，导叶损失占比较高。叶轮内的能量损失源于叶片前缘分离涡、吸力面回流涡以及叶片尾缘涡等不稳定流动现象，而相对液流角与叶片进口安放角的不匹配是导致叶轮内产生不稳定流动的根本原因；在导叶和导叶Ⅱ-反导叶中，不同流量下导致其能量耗散的因素基本保持一致，叶片前缘失速涡和流动分离等劣态流动引起的动量交换是导致能量损失的主要原因。环形吸水室内流动的非对称性导致导叶Ⅰ各流道内熵产率分布不均匀，而导叶Ⅱ-反导叶通过正导叶的整流减小了冲击效应，各流道内熵产率分布均匀且高熵区较小。

来源：2024年第3期

《农业机械学报》期刊编辑部

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