CN112362301A - 一种不完全对称模型水斗式转轮的流态观测试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种不完全对称模型水斗式转轮的流态观测试验方法，通过不完全对称模型水斗式转轮进行流态观测试验时，当试验射流与第一组观测水斗相互作用时，试验射流和观测水斗之间的流态与真机转轮的真机水斗数量为21时是相似的，这样通过观测试验射流与第一组观测水斗的相互作用了解真机转轮中真机水斗数量为21时的流态，当试验射流与第二组观测水斗相互作用时，试验射流和观测水斗之间的流态与真机转轮的真机水斗数量为22时是相似的，这样通过观测试验射流与第二组观测水斗的相互作用了解真机转轮中真机水斗数量为22时的流态，这样通过一次试验完成对真机转轮两种真机水斗数量的模拟。

Description

一种不完全对称模型水斗式转轮的流态观测试验方法
技术领域
本发明涉及一种不完全对称模型水斗式转轮的流态观测试验方法。
背景技术
冲击式水轮机在高水头电站中应用比较普遍，并且单机容量不断增加。作为冲击式水轮机的核心部件，冲击式水轮机的转轮即水斗式转轮的性能至关重要，与反击式水轮机不同，水斗式转轮与射流之间的相互作用表现为复杂的非定常汽液两相流运动，因此在水斗式转轮的水力研发过程中，除了采用CFD技术分析外，通过流态观测技术观察进行射流与水斗的相互作用能够为水力设计方案提供优化依据，同时也是水斗式水轮机水力设计的必要环节。以往观测射流与水斗相互作用时只对一组观测水斗进行流态观测，研究水斗数量对流态影响时，需要进行多次试验，而本发明可以通过一次试验就能够研究水斗数量对流态的影响。
发明内容
本发明涉及一种不完全对称模型水斗式转轮的流态观测试验方法，技术方案如下：
1)不完全对称模型水斗式转轮由轮盘、观测水斗组成，观测水斗共分为两组，每组由3个观测水斗组成，两组观测水斗安装在轮盘上中心对称位置，两组观测水斗的重心是对称的，第一组观测水斗按360°/21分度角安装，第二组观测水斗按360°/22分角度安装，两组观测水斗不完全对称地安装在轮盘上，其它位置空缺不安装观测水斗；
2)通过不完全对称模型水斗式转轮进行流态观测试验时，不完全对称模型水斗式转轮转动过程中，两组观测水斗与一个固定位置的试验射流分别相互作用，当试验射流与第一组观测水斗作用时，可以通过观测试验射流与第一组观测水斗的相互作用了解真机转轮中真机水斗数量为21时的流态，当试验射流与第二组观测水斗作用时，可以通过观测试验射流与第二组观测水斗的相互作用了解真机转轮中真机水斗数量为22时的流态，这样通过一次试验可以模拟真机转轮中真机水斗数量分别为21和22的两种状态对流态的影响。
技术效果
1)本发明通过不完全对称模型水斗式转轮进行流态观测试验时，当试验射流与第一组观测水斗相互作用时，试验射流和观测水斗之间的流态与真机转轮的真机水斗数量为21时是相似的，这样通过观测试验射流与第一组观测水斗的相互作用了解真机转轮中真机水斗数量为21时的流态，当试验射流与第二组观测水斗相互作用时，试验射流和观测水斗之间的流态与真机转轮的真机水斗数量为22时是相似的，这样通过观测试验射流与第二组观测水斗的相互作用了解真机转轮中真机水斗数量为22时的流态，这样通过一次试验完成对真机转轮两种真机水斗数量的模拟。
2)采用本发明技术之前，比较真机水斗数量对流态影响需要做两次试验，而采用本发明技术通过一次试验完成对真机转轮两种水斗数量的模拟在提高工作效率的同时，避免了由于射流状态的差别及流态观测设备位置微小差别对观测结果的影响。
3)本发明使用的两组观测水斗虽然分度角不相等，但是两组水斗安装在轮盘上中心对称位置，两种水斗的重心是对称的，保证不完全对称模型水斗式转轮在旋转过程中不会出现转动力矩不平衡现象。
附图说明
图1为不完全对称模型水斗式转轮结构图
图2为试验原理图
图3为21个真机水斗的真机转轮结构图
图4为22个真机水斗的真机转轮结构图
附图中：
1-不完全对称模型水斗式转轮
2-轮盘
3-观测水斗
4-试验射流
5-真机水斗
6-真机转轮
具体实施方式
如图1和图2所示，将两组观测水斗3安装在轮盘2上中心对称位置，第一组观测水斗3按360°/21分度角安装，第二组观测水斗3按360°/22分角度安装，两组观测水斗3不完全对称地安装在轮盘2上，其它位置空缺不安装观测水斗；
进行流态观测试验时，试验射流4保持不动，不完全对称模型水斗式转轮1绕其中心旋转，通过流态观测技术观测射流4与观测水斗3之间的相互作用，当试验射流4与第一组观测水斗3相互作用时，观测试验射流4与第一组观测水斗3的相互作用了解真机转轮6中真机水斗5数量为21时的流态，当试验射流4与第二组观测水斗3相互作用时，通过观测试验射流4与第二组观测水斗3的相互作用了解真机转轮6中真机水斗5数量为22时的流态，这样通过一次试验完成对真机转轮6两种真机水斗5数量的模拟。
最后，本发明的保护范围并不限于上述的实施例。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (2)

1.一种不完全对称模型水斗式转轮的流态观测试验方法，其特征包括如下步骤：
1)模型观测转轮装配：不完全对称模型水斗式转轮(1)由轮盘(2)、观测水斗(3)组成，观测水斗(3)共分为两组，每组由3个观测水斗(3)组成，两组观测水斗(3)安装在轮盘(2)上中心对称位置，两组观测水斗的重心是对称的，第一组观测水斗(3)按360°/21分度角安装，第二组观测水斗(3)按360°/22分角度安装，两组观测水斗不完全对称地安装在轮盘(2)上，轮盘(2)圆周其它位置空缺不安装观测水斗(3)；
2)流态观测试验：通过不完全对称模型水斗式转轮(1)进行流态观测试验时，不完全对称模型水斗式转轮(1)转动过程中，两组观测水斗(3)与一个固定位置的试验射流(4)分别相互作用，当试验射流(4)与第一组观测水斗(3)作用时，通过观测试验射流(4)与第一组观测水斗(3)的相互作用了解真机转轮(6)中真机水斗(5)数量为21时的流态，当试验射流(4)与第二组观测水斗(3)作用时，通过观测试验射流(4)与第二组观测水斗(3)的相互作用了解真机转轮(6)中真机水斗(5)数量为22时的流态，通过一次试验模拟出真机转轮(6)中真机水斗(5)数量分别为21和22的两种状态对流态的影响。
2.根据权利要求1所述的一种不完全对称模型水斗式转轮的流态观测试验方法，其特征是：所述的每组观测水斗(3)数量在2－10个之内。
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