农业机械学报

作者：李琪飞，唐红强，牟旭，李占勇，佘孟明

单位：兰州理工大学,兰州理工大学,兰州理工大学,兰州理工大学,兰州理工大学,

关键词：水泵水轮机;非设计工况;导叶开度;压力脉动

基金：国家自然科学基金项目（52066011）

水泵水轮机在水轮机模式非设计条件下将导致机组流动不稳定性的发生。为了研究机组在水轮机模式非设计条件运行流动不稳定性产生的影响，基于SST k-ω湍流模型，对导叶开度11、33、45mm下机组在4种典型非设计工况下非定常流动的产生和演化机理以及无叶区（VS）压力脉动特性进行了数值研究。研究结果表明：在异常小导叶开度（G11）下转轮出口区域受到尾水管回流的扰动较大，随导叶开度的增大对这种扰动作用逐渐减弱。叶道涡及流动分离现象均随导叶开度的增大呈减弱趋势。高湍动能（TKE）区在水轮机小流量工况及飞逸工况下分布范围较大，制动工况下主要分布于无叶区及转轮叶片出口处。异常小导叶开度下4种工况尾水管区域均有涡带产生，且涡核分布紧密，随导叶开度的增大涡核分布显著减弱;大流量工况主要为中心涡带，随机组流量的减小涡核分布在管壁侧逐渐增强。异常小导叶开度下无叶区压力脉动低频分量（LFC）和高频低幅分量（HF-LAC）极小，在较大导叶开度下飞逸工况下BPF分量和低频分量共同成为无叶区压力脉动的主频。异常小导叶开度下各流域流动结构相较于较大导叶开度具有显著的特殊性，对无叶区压力脉动影响显著。

来源：2025年第6期

《农业机械学报》期刊编辑部

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