巨型混流式水轮机增负荷瞬变过程高保真数值模拟

耿清华; 廖祥波; 陶吉全; 邓玮琪; 陈岳嘉; 王文全

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巨型混流式水轮机增负荷瞬变过程高保真数值模拟

机电与金属结构 | 更新时间：2025-12-11

- 巨型混流式水轮机增负荷瞬变过程高保真数值模拟
- 巨型混流式水轮机增负荷瞬变过程高保真数值模拟
- 水力发电 2025年51卷第12期页码：50-54+100
- 作者机构：
  
  1. 大唐水电科学技术研究院有限公司
  2. 三峡金沙江云川水电开发有限公司禄劝乌东德电厂
  3. 四川大学水利水电学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52179087);中国长江电力股份有限公司资助项目(Z522302016)
- DOI：
  中图分类号： V734.1
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
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耿清华, 廖祥波, 陶吉全, 等. 巨型混流式水轮机增负荷瞬变过程高保真数值模拟[J]. 水力发电, 2025,51(12):50-54+100.

耿清华, 廖祥波, 陶吉全, et al. 巨型混流式水轮机增负荷瞬变过程高保真数值模拟[J]. 2025, 51(12): 50-54+100.
耿清华, 廖祥波, 陶吉全, 等. 巨型混流式水轮机增负荷瞬变过程高保真数值模拟[J]. 水力发电, 2025,51(12):50-54+100. DOI：

耿清华, 廖祥波, 陶吉全, et al. 巨型混流式水轮机增负荷瞬变过程高保真数值模拟[J]. 2025, 51(12): 50-54+100. DOI：

摘要

针对水电机组参与深度调峰引发的频繁负荷调整问题，基于三维耦合方法对某巨型混流式水轮机在50%～55.6%额定功率的瞬态增负荷过程开展了全流道数值模拟，对其涡结构演化路径与压力脉动特性进行研究。结果表明，在50%和55.6%额定功率的稳态工况下，尾水管内流态以近壁区贴壁涡为主，增负荷启动1 s内，贴壁涡涡强快速衰减，同时中心区域形成大尺度的偏心涡带。转轮径向力受偏心涡带、动静干涉及水锤的多源耦合激励，在增负荷过程中呈现宽频化能量分布；轴向力在导叶动作瞬间因水流剧变而产生强瞬态冲击，导致转轮受力剧烈变化。通过布置于尾水管内的测点压力分析发现，进口近壁区压力脉动以动静干涉高频成分为主，瞬态水锤幅值相对较小；下游壁面测点压力则由尾水涡带主导，频率在0.2f_n附近，动静干涉频率幅值快速衰减，水锤引起压力突变明显，同时也受到尾水涡带的强烈影响。

Abstract

关键词

Keywords

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