為了實(shí)現(xiàn)加速建設(shè)具有雙倍調(diào)峰功能的抽水蓄能電站能夠有效的目標(biāo)。佛山肯富來(lái)水泵廠對(duì)模型水泵水輪機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，利用定常計(jì)算分析了泵模式與水輪機(jī)模式下的內(nèi)部流場(chǎng)信息，但水泵水輪機(jī)的泵工況外特性曲線以及全特性曲線分別存在駝峰區(qū)和“S”特性區(qū)，這兩個(gè)不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)分別會(huì)造成泵工況啟動(dòng)過(guò)程的不穩(wěn)定和水輪機(jī)工況下的并網(wǎng)困難。通過(guò)改變活動(dòng)導(dǎo)葉開(kāi)度，研究了駝峰區(qū)和“S”區(qū)的發(fā)展過(guò)程；利用非定常計(jì)算得到駝峰區(qū)各工況點(diǎn)流場(chǎng)的非定常特性和壓力脈動(dòng)特性。為此，需要通過(guò)試驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算，對(duì)水泵水輪機(jī)駝峰區(qū)和“S”區(qū)的不穩(wěn)定性展開(kāi)研究，為改善運(yùn)行曲線、消除不穩(wěn)定區(qū)域提供參考。通過(guò)研究分析，得到如下結(jié)論：

1.水泵工況下的流動(dòng)損失主要集中于轉(zhuǎn)輪與雙列葉柵內(nèi)，其中轉(zhuǎn)輪進(jìn)口回流、轉(zhuǎn)輪流道中段分離渦、無(wú)葉區(qū)的回流和旋渦以及固定導(dǎo)葉進(jìn)口回流是泵工況下?lián)p失的主要來(lái)源。在最優(yōu)工況點(diǎn)附近（0.94~l.O8QBEP)，轉(zhuǎn)輪與雙列葉柵內(nèi)的損失占總損失的74%以上，其中轉(zhuǎn)輪內(nèi)損失所占比例較為恒定約30%;偏離最優(yōu)工況點(diǎn)時(shí)（0.450.94QBEP),這兩部分的損失都快速增大，在總損失中的比例也上升到90%以上。此外導(dǎo)葉開(kāi)度的減小將導(dǎo)致偏離最優(yōu)工況點(diǎn)時(shí)，流量降低引起的損失上升會(huì)加快。最終18mm開(kāi)度的駝峰區(qū)內(nèi)，轉(zhuǎn)輪出口總壓隨流量減小而增加的速度明顯放緩，雙列葉柵內(nèi)的損失隨流量變化的規(guī)律出現(xiàn)“駝峰”的形式。

2.水泵工況下，從最優(yōu)工況點(diǎn)向小流量工況點(diǎn)轉(zhuǎn)變過(guò)程中：在轉(zhuǎn)輪進(jìn)口將出現(xiàn)脫流、回流現(xiàn)象，并基本上遵循從個(gè)別流道到全部流道，從下環(huán)至上冠的發(fā)展規(guī)律；在轉(zhuǎn)輪葉片背面將產(chǎn)生分離渦，并遵循從下環(huán)至上冠、從上游至下游逐漸減弱的分布規(guī)律。轉(zhuǎn)輪內(nèi)的分離渦會(huì)對(duì)葉片負(fù)載產(chǎn)生影響：32mm開(kāi)度下，它將提升葉片背面壓力，減弱葉片做功能力；對(duì)于22mm與18mm開(kāi)度，它提高了葉片進(jìn)口段中間流面至上冠段葉片的做功能力，降低了葉片進(jìn)口段下環(huán)附近葉片的做功能力。分離渦還會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪出口流量分布的不均勻，對(duì)于水泵駝峰區(qū)工況段，輪出口上冠附近流量將大于下環(huán)附近，流量比最高達(dá)1.7:1。

3.雙列葉柵中，流體降速升壓的過(guò)程主要在活動(dòng)導(dǎo)葉內(nèi)完成，而固定導(dǎo)葉內(nèi)流體的流速低，所以雙列葉柵內(nèi)的損失主要來(lái)源于活動(dòng)導(dǎo)葉及其附近流域。在小流量工況下，無(wú)葉區(qū)的回流和旋渦以及固定導(dǎo)葉進(jìn)口段的回流和旋渦將惡化靜壓能與動(dòng)壓能之間的轉(zhuǎn)換，從而增大損失。對(duì)于水泵駝峰區(qū)工況段，這兩處旋渦強(qiáng)度的變化會(huì)導(dǎo)致雙列葉柵內(nèi)損失也發(fā)生變化。

4.駝峰區(qū)非定常計(jì)算顯示：從佛山肯富來(lái)水泵的最優(yōu)工況點(diǎn)進(jìn)入駝峰區(qū)后雙列葉柵流道首先會(huì)產(chǎn)生三個(gè)呈120°周期分布的失速團(tuán)，該失速團(tuán)強(qiáng)度和影響范圍會(huì)隨著流量的降低而發(fā)生改變：初始失速團(tuán)內(nèi)的旋渦生成速率較慢，新生旋渦會(huì)跟隨主流向下游運(yùn)動(dòng)；流量進(jìn)一步降低后旋渦生成速率加快，旋渦在流道內(nèi)存在時(shí)間加長(zhǎng)。流量降低到0.80S-1工況點(diǎn)，流道內(nèi)的失速團(tuán)數(shù)量增加到四個(gè)，旋渦運(yùn)動(dòng)向全局發(fā)展。通過(guò)頻譜分析發(fā)現(xiàn)：在最優(yōu)工況點(diǎn)下，葉頻為各測(cè)點(diǎn)主頻的主要成分，在流量降低過(guò)程中除活動(dòng)導(dǎo)葉進(jìn)口測(cè)點(diǎn)，其余測(cè)點(diǎn)的主頻將被0.25~1倍轉(zhuǎn)頻所代替，并且幅值升高。對(duì)于活動(dòng)導(dǎo)葉流道各側(cè)點(diǎn)：進(jìn)口測(cè)點(diǎn)受動(dòng)靜干涉影響較大，駝峰區(qū)內(nèi)的第一主頻主要為葉頻；流道中段流動(dòng)惡劣，并最先產(chǎn)生旋渦，為此該位置處測(cè)點(diǎn)主頻主要為0.25~1倍頻，其幅值較其他兩側(cè)點(diǎn)高。對(duì)于固定導(dǎo)葉內(nèi)的各測(cè)點(diǎn)：在駝峰區(qū)內(nèi)，固定導(dǎo)葉進(jìn)口段存在回流和旋渦，所以進(jìn)口測(cè)點(diǎn)主頻具有較高的幅值。

5.對(duì)于水泵“S”區(qū)流場(chǎng)的計(jì)算：5mm和10mm開(kāi)度下，不同工況點(diǎn)雙列葉柵和轉(zhuǎn)輪內(nèi)的流場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生不同程度的旋渦和回流，且主要位于無(wú)葉區(qū)、轉(zhuǎn)輪進(jìn)口和轉(zhuǎn)輪出口；在32mm開(kāi)度下，進(jìn)入飛逸工況后雙列葉柵和轉(zhuǎn)輪內(nèi)流場(chǎng)才開(kāi)始出現(xiàn)旋渦運(yùn)動(dòng)和回流，旋渦和回流的產(chǎn)生相比小開(kāi)度存在一定“滯后”性。

6.葉片負(fù)載分布變化規(guī)律與所處工況點(diǎn)有如下關(guān)系：當(dāng)轉(zhuǎn)輪進(jìn)口處產(chǎn)生制動(dòng)力矩，進(jìn)口段對(duì)流體做功，表明工況點(diǎn)開(kāi)始脫離水輪機(jī)工況；隨后具有制動(dòng)力矩的進(jìn)口段范圍增大、強(qiáng)度上升，在出口上冠附近的葉片負(fù)載也產(chǎn)生制動(dòng)力矩，葉片其余位置工作面與背面之間的壓差減小，最終使葉片整體力矩為“零”，表明進(jìn)入飛逸工況。當(dāng)出口邊制動(dòng)力矩發(fā)展至下環(huán)，流道中段的葉片工作面與背面的壓差幾乎消失，表明進(jìn)入制動(dòng)工況。

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