1.水泵工况下的流动损失主要集中于转轮与双列叶栅内,其中转轮进口回流、转轮流道中段分离涡、无叶区的回流和旋涡以及固定导叶进口回流是泵工况下损失的主要来源。在最优工况点附近(0.94~l.O8QBEP),转轮与双列叶栅内的损失占总损失的74%以上,其中转轮内损失所占比例较为恒定约30%;偏离最优工况点时(0.450.94QBEP),这两部分的损失都快速增大,在总损失中的比例也上升到90%以上。此外导叶开度的减小将导致偏离最优工况点时,流量降低引起的损失上升会加快。最终18mm开度的驼峰区内,转轮出口总压随流量减小而增加的速度明显放缓,双列叶栅内的损失随流量变化的规律出现“驼峰”的形式。
2.水泵工况下,从最优工况点向小流量工况点转变过程中:在转轮进口将出现脱流、回流现象,并基本上遵循从个别流道到全部流道,从下环至上冠的发展规律;在转轮叶片背面将产生分离涡,并遵循从下环至上冠、从上游至下游逐渐减弱的分布规律。转轮内的分离涡会对叶片负载产生影响:32mm开度下,它将提升叶片背面压力,减弱叶片做功能力;对于22mm与18mm开度,它提高了叶片进口段中间流面至上冠段叶片的做功能力,降低了叶片进口段下环附近叶片的做功能力。分离涡还会导致转转轮出口流量分布的不均匀,对于水泵驼峰区工况段,轮出口上冠附近流量将大于下环附近,流量比最高达1.7:1。
3.双列叶栅中,流体降速升压的过程主要在活动导叶内完成,而固定导叶内流体的流速低,所以双列叶栅内的损失主要来源于活动导叶及其附近流域。在小流量工况下,无叶区的回流和旋涡以及固定导叶进口段的回流和旋涡将恶化静压能与动压能之间的转换,从而增大损失。对于水泵驼峰区工况段,这两处旋涡强度的变化会导致双列叶栅内损失也发生变化。
4.驼峰区非定常计算显示:从佛山肯富来水泵的最优工况点进入驼峰区后双列叶栅流道首先会产生三个呈120°周期分布的失速团,该失速团强度和影响范围会随着流量的降低而发生改变:初始失速团内的旋涡生成速率较慢,新生旋涡会跟随主流向下游运动;流量进一步降低后旋涡生成速率加快,旋涡在流道内存在时间加长。流量降低到0.80S-1工况点,流道内的失速团数量增加到四个,旋涡运动向全局发展。通过频谱分析发现:在最优工况点下,叶频为各测点主频的主要成分,在流量降低过程中除活动导叶进口测点,其余测点的主频将被0.25~1倍转频所代替,并且幅值升高。对于活动导叶流道各侧点:进口测点受动静干涉影响较大,驼峰区内的第一主频主要为叶频;流道中段流动恶劣,并最先产生旋涡,为此该位置处测点主频主要为0.25~1倍频,其幅值较其他两侧点高。对于固定导叶内的各测点:在驼峰区内,固定导叶进口段存在回流和旋涡,所以进口测点主频具有较高的幅值。
5.对于水泵“S”区流场的计算:5mm和10mm开度下,不同工况点双列叶栅和转轮内的流场会产生不同程度的旋涡和回流,且主要位于无叶区、转轮进口和转轮出口;在32mm开度下,进入飞逸工况后双列叶栅和转轮内流场才开始出现旋涡运动和回流,旋涡和回流的产生相比小开度存在一定“滞后”性。
6.叶片负载分布变化规律与所处工况点有如下关系:当转轮进口处产生制动力矩,进口段对流体做功,表明工况点开始脱离水轮机工况;随后具有制动力矩的进口段范围增大、强度上升,在出口上冠附近的叶片负载也产生制动力矩,叶片其余位置工作面与背面之间的压差减小,最终使叶片整体力矩为“零”,表明进入飞逸工况。当出口边制动力矩发展至下环,流道中段的叶片工作面与背面的压差几乎消失,表明进入制动工况。
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