[发明专利]一种反击式水轮机及其活动导叶及其补气孔设计方法

摘要

本发明公开了一种反击式水轮机活动导叶的补气孔设计方法，及反击式水轮机及其活动导叶，其中补气孔设计方法包括：对水轮机的活动导叶和转轮建立全模拟的数学模型；对建立的活动导叶和转轮的数学模型分别进行网格划分；将划分好的活动导叶和转轮的网格导入流体力学计算软件，得到求解域的流动特性的计算结果；对计算结果进行压力分布分析，从而确定活动导叶尾部补气孔位置；结合对计算结果的分析，初步设定补气孔的尺寸，模拟补气孔减蚀效果，得到补气孔尺寸。经过经验公式总结，可以更加精确地控制补气孔掺气浓度，从而有效地减少反击式水轮机转轮内部的空蚀破坏程度。解决了水轮机防空蚀补气结构设计不合理，加工困难、防空蚀效果差的问题。

主权项

1.一种反击式水轮机活动导叶的补气孔设计方法，其特征在于，包括：/n步骤一：对水轮机的活动导叶和转轮建立全模拟的数学模型；/n步骤二：对建立的活动导叶和转轮的数学模型分别进行网格划分，网格划分时采用块结构化网格；/n步骤三：将划分好的活动导叶和转轮的网格导入流体力学计算软件，设置计算域的计算方程、边界条件和相关计算参数，采用有限体积法求解流动方程，得到求解域的流动特性的计算结果；/n步骤四：对所述计算结果进行压力分布分析，确定所述反击式水轮机转轮内部空化区域及经过活动导叶到该转轮空化区域的流线，结合空化区域位置及流线分析反求，从而确定活动导叶尾部所述补气孔垂直方向上距离活动导叶底边的高度；/n步骤五：结合对所述计算结果的分析，初步设定所述补气孔的尺寸，并利用所述流体力学计算软件对确定的所述补气孔的位置及尺寸的设计进行模拟，得到模拟结果；/n步骤六：判断所述模拟结果是否达到减少空化破化的预期效果，如果是，则记录有关所述补气孔的相关参数结束；如果不能，则对所述补气孔的尺寸修改，重新进行如步骤五的模拟，直到获得预期效果并记录有关所述补气孔的相关参数结束；/n所述步骤三中的计算方程包括：/n混合流体相方程，/n其中，ρ为空泡相和水流相形成的混合流体质量密度，ν为混合流体的速度矢量，t为时间；/n空泡相方程，/n其中，f为空泡相的质量组分，R_e为水蒸气的生成率，R_c为水蒸气的凝结率；/n动量方程，/n其中，p为静压力，μ为分子黏性系数，μ_t为湍流黏性系数；/n其中，ρ_v为气相或空泡相的密度，ρ_l为液相或水流相的密度。/n