計水輪機尾水管回收能量的認識與尾水管簡單設計

計水輪機尾水管回收能量的認識與尾水管簡單設計對水輪機尾水管回收動能機理的認識一、水輪機的尾水管的作用1、將轉輪出口的水流平順地引向下游。2、利用下游水平面至轉輪出口處的高程差，形成轉輪出口處的靜力真空，從而利用轉輪的吸出高度。3、回收轉輪出口的水流動能，將其轉換為轉輪出口處的動力真空，減少了轉輪出口的動能損失，從而提高水輪機效率。二、水輪機尾水管的工作原理由能量平衡方程：H設轉輪所利用的水流能量為ΔE△Ｅ=Ｅ0取2—2斷面為基準面，則△Ｅ=(Hd（1）轉輪出口沒有裝置尾水管水輪機沒有裝置尾水管，轉輪出口直接與大氣相通，則代入（1）式可得轉輪所利用的能量為而如何控制尾水管渦帶的破壞程度。依據當前技術條件局限性，水輪機尾水管渦帶的研究的水力機械界常用的四種方法：理論分析;模型實驗;數值模擬（全流道進行非定常三維湍流數值模擬）;真機試驗。計算機技術處理系統(tǒng)自迅速發(fā)展以來，理論研究和實驗研究的應用進展不大，但是CFD在水力機械技術上的應用研究發(fā)展很快、也很成熟。CFD在獨立數值試驗越來越顯示出強大的功能和特有的優(yōu)越性，數值模擬作為主要研究手段之一逐漸占據水力機械行業(yè)的重要地位。理論研究主要是靠的是數學的方法直接求解所研究探索的問題。理論研究方法主要是揭露物質運動的內在規(guī)律使其清晰、普遍的顯示出來。水輪機內部流動極為復雜，特別是針對尾水管中的三維紊流流動，大小渦流再加上空化的影響，還有二次流，有時候甚至是汽液兩相流的交叉影響。五、消除和減輕振動的措施：1、尾水管加導流隔板因產生偏心渦帶的根本原因是轉輪出口水流有環(huán)量存在。因此用加隔導流板的辦法來消除環(huán)流，其目的在于消除或減弱偏心渦帶。導流隔板大概有以下幾種：一是在尾水管直錐段進口部位加置十字形隔板；二是在直錐段進口管壁加置導流隔板；三是在彎肘段前后加置導流隔板。2、尾水管補氣其目的在于破壞尾水管的真空，方法有兩種：一是自然補氣；二是強迫補氣。補氣的位置通常是在直錐段。補氣也會引起某些不良現象。例如，在正常運行工況下，水輪機出力會降低，有時轉輪后面的壓力脈動反會增大，此外，已發(fā)現補氣可以引起飛逸轉速增大。3、改進結構改進止漏裝置（頂蓋密封的梳齒型的止漏裝置，活動導葉密封的L型止漏裝置，）、轉輪葉片出水邊的形狀（葛洲壩轉輪周圍的裙邊）和厚度等等的結構。4、合理安排機組的運行范圍，水輪機在偏離設計工況下運行，翼型的繞流條件與轉輪的出口條件均會發(fā)生較大改變，在葉片進口產生較大沖角；在轉輪出口形成較大環(huán)量，使尾水管內形成較強的空腔渦帶。當然，實際運行中要有一定的環(huán)量，使水不易脫流，降低能量損失，所以，合理擬定水電廠的運行方式，盡可能避開振動區(qū)，并且不讓機組在低負荷和超負荷下長期運行。5、對尾水管改型優(yōu)化設計有關資料研究表明：為了更好的顯示原型和改形后尾水管的內部流動，現把流量參量介入其中加以考慮并比較，流量值的范圍為2.9m3s---7.6m3（1）流量Q=4m3尾水管中心截面壓力云圖（左為原型，右為改形后）圖中色階表示該截面的速度分布，紅色為最大。容易發(fā)現，經改性后的尾水管流場更均勻，水流能在擴散段有較好的平穩(wěn)流動。尾水管流場流線云圖（左為原型，右為改形后）從該圖易見，改型前尾水管內部流體質點運動比較紊亂，極易產生渦流。經改型后，內部水流大致比較平順，盡在彎管段外側以及擴散段上部有一定的紊動。六、研究現狀及展望將流體機械的基本流動理論與計算流體力學和優(yōu)化方法結合在一起，尋求最優(yōu)組合。分析尾水管壓力脈動的最終目的是為提高水輪機安全運行提出指導方案和建議?；炝魇剿啓C穩(wěn)定性的水力原因是一個有難度的課題，還有許多相關問題值