CN114876693A - 带有弯槽的贯流式水轮机装置 - Google Patents

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    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

本发明带有弯槽的贯流式水轮机装置，包括轮毂，轮毂的外壁沿其周向固接有多个叶片，每个叶片的表面均开设有弯槽，弯槽设置于叶片靠近转轮室内壁的间隙侧，弯槽开设于叶片的边缘。本发明开设弯槽使流体进入槽内，在叶片间隙泄漏涡初生位置附近形成较小的槽泄漏涡，一方面能够显著降低间隙泄漏涡的初生强度，对主间隙泄漏涡起到抑制作用，降低间隙泄漏流动的影响范围，另一方面弯槽的设置能够降低间隙位置流动的流速，从而提升间隙位置的压力，抑制低压区域的产生，从而有效解决泄漏涡导致的压力脉动及叶顶间隙空化现象。本结构的开设方法简单，对工艺的处理方法要求较低，能够简单的在已有叶片及新叶片间隙位置开设弯槽，其实现成本较低。

Description

带有弯槽的贯流式水轮机装置
技术领域
本发明属于流体设备技术领域，具体涉及带有弯槽的贯流式水轮机装置。
背景技术
间隙流动广泛存在于水轮机当中，由于装置与外壁间空隙两侧压力较大，间隙尺度较小，所形成的高流速间隙流动会导致间隙泄漏涡的产生，其存在会导致间隙位置的流动稳定性较差，大流速下流动经过小尺度间隙，由于压力释放，且受到主流的裹挟，其顶部流动会向装置的方向卷动，从而形成高速涡流，该涡流一方面缺乏稳定性，不稳定流动会产生较强的压力脉动，使整体流动失稳。另一方面高流速会在叶顶间隙位置产生低压区域，当压力低于汽化压力时，水就会发生汽化，产生空泡，从而发生空化现象，其气泡的发展与溃灭会对装置表面造成破坏，从而使内部流态更加恶化，从而失去稳定性。当涡产生的低压区与靠近装置表面时，由于压力过低发生汽化的气泡，其急速的发展，扩大，溃灭，该过程会产生微小射流，从而对金属装置表面造成损伤。在空化剧烈发生时，大量空泡剧烈的溃灭过程会导致转轮室产生剧烈的振动，从而影响整个机组的稳定运行，影响水轮机整体效率，大大提升水轮机的维护成本。因此对于间隙流动的抑制研究是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是提供带有弯槽的贯流式水轮机装置，能够对间隙流动起到抑制效果。
本发明所采用的技术方案是，带有弯槽的贯流式水轮机装置，包括轮毂，轮毂的外壁沿其周向固接有多个叶片，每个叶片的表面均开设有弯槽，弯槽设置于叶片靠近转轮室内壁的间隙侧，弯槽开设于叶片的边缘。
本发明的特点还在于：
弯槽的右侧型线设置于距离叶片前缘进水边15％弦长位置。
弯槽的右侧型线为半径为R的圆弧，R取叶片弦长的9％。
弯槽左侧型线与右侧型线结构相同，弯槽右侧型线绕其中点顺时针旋转10°后与左侧型线平行。
弯槽左侧型线与右侧型线之间的间距为w，w取叶片弦长的4％。
弯槽的深度为d，d取叶片的叶顶与转轮室内壁间隙宽度的50％
本发明的有益效果是：带有弯槽的贯流式水轮机装置，通过在靠近进水边位置开设弯槽使间隙处流体进入槽内，在装置间隙泄漏涡初生位置附近形成较小的槽泄漏涡，一方面能够显著降低间隙泄漏涡的初生强度，对主间隙泄漏涡起到抑制作用，降低间隙泄漏流动的影响范围，另一方面弯槽的设置能够降低间隙位置流动的流速，从而提升间隙位置的压力，抑制低压区域的产生，从而有效解决泄漏涡导致的压力脉动及叶顶间隙空化现象。且本装置能够简单的在已有装置及新装置间隙位置开设弯槽，其实现成本较低。
附图说明
图1是本发明带有弯槽的贯流式水轮机装置中转轮的结构示意图；
图2是本发明带有弯槽的贯流式水轮机装置中转轮的俯视图；
图3是本发明带有弯槽的贯流式水轮机装置中弯槽的结构设置示意图；
图4是本发明带有弯槽的贯流式水轮机装置中弯槽结构设置仿真效果图。
图中，1.叶片，2.轮毂，3.弯槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明带有弯槽的贯流式水轮机装置，其结构如图1-2所示，包括轮毂2，轮毂2的外壁沿其周向固接有多个叶片1，每个叶片1的表面均开设有弯槽3，弯槽3设置于叶片1靠近转轮室内壁的间隙侧，弯槽3开设于叶片1的边缘。
叶片1具有压力面和吸力面，在保证其余几何不变的条件下，对间隙位置叶片1边缘做一贯通压力面与吸力面的弯槽3。
弯槽3的右侧型线设置于距离叶片1前缘进水边15％弦长位置。
如图3所示，弯槽3的右侧型线为半径为R的圆弧，R取叶片1弦长的9％。
弯槽3左侧型线与右侧型线结构相同，弯槽3右侧型线绕其中点顺时针旋转10°后与左侧型线平行，以增大过流量。
弯槽3左侧型线与右侧型线之间的间距为w，w取叶片1弦长的4％。
弯槽3的深度为d，d取叶片1的叶顶与转轮室内壁间隙宽度的50％。
如图4所示，为弯槽设置前后的流体仿真计算对比图，其中设置弯槽后显著减小了涡形态，改变涡发展过程中的压力分布，从而实现间隙涡流的抑制效果，改善间隙位置流态。
本发明带有弯槽的贯流式水轮机装置，通过在叶片靠近间隙处位置开设弯槽使流体进入槽内，形成较小的槽泄漏涡，对主间隙泄漏涡起到抑制作用，降低间隙位置流速，抑制低压区的产生，可以有效降低水轮机内部间隙泄漏流动的影响，减少间隙位置空化产生的损失。

Claims (6)

1.带有弯槽的贯流式水轮机装置，其特征在于：包括轮毂(2)，所述轮毂(2)的外壁沿其周向固接有多个叶片(1)，每个所述叶片(1)的表面均开设有弯槽(3)，所述弯槽(3)设置于叶片(1)靠近转轮室内壁的间隙侧，所述弯槽(3)开设于叶片(1)的边缘。
2.根据权利要求1所述的带有弯槽的贯流式水轮机装置，其特征在于：所述弯槽(3)的右侧型线设置于距离叶片(1)前缘进水边15％弦长位置。
3.根据权利要求1所述的带有弯槽的贯流式水轮机装置，其特征在于：所述弯槽(3)的右侧型线为半径为R的圆弧，R取叶片(1)弦长的9％。
4.根据权利要求1所述的带有弯槽的贯流式水轮机装置，其特征在于：所述弯槽(3)左侧型线与右侧型线结构相同，所述弯槽(3)右侧型线绕其中点顺时针旋转10°后与左侧型线平行。
5.根据权利要求1所述的带有弯槽的贯流式水轮机装置，其特征在于：所述弯槽(3)左侧型线与右侧型线之间的间距为w，w取叶片(1)弦长的4％。
6.根据权利要求1所述的带有弯槽的贯流式水轮机装置，其特征在于：所述弯槽(3)的深度为d，d取叶片(1)的叶顶与转轮室内壁间隙宽度的50％。
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