| 混流式水轮机叶道空化涡诱发高振幅压力脉动特性 |
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| 引用本文： | 孙龙刚,郭鹏程,郑小波,吴罗长.混流式水轮机叶道空化涡诱发高振幅压力脉动特性[J].农业工程学报,2021,37(21):62-70. |
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| 作者姓名： | 孙龙刚 郭鹏程 郑小波 吴罗长 |
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| 作者单位： | 1. 西安理工大学水利水电学院，西安 710048;1. 西安理工大学水利水电学院，西安 710048；2. 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，西安 710048 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（51839010、52109109）；中国博士后科学基金（2021M702641）；陕西省重点研发计划（2017ZDXM-GY-081）；陕西省教育厅服务地方专项计划（17JF019）；清洁能源与生态水利工程研究中心（QNZX-2019-05、QNZX-2019-06）和陕西高校青年创新团队（2020-29） |
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| 摘 要： | 混流式水轮机部分负荷叶道空化涡不稳定特性已成为制约水电与其他可再生能源多能互补发展、扩大水轮机稳定运行范围急需研究的技术难题。该研究以HL702低水头混流式模型水轮机为研究对象，通过非稳态数值模拟技术及涡流可视化试验，对部分负荷工况下的叶道空化涡不稳定涡流演化及压力脉动特性展开研究。结果表明，叶道空化涡在水轮机转轮内为一个体积周期性变化的动态过程，其涡结构脉动主频为转轮转频的1.1倍。叶道空化涡诱发时，水轮机转轮叶片压力面和吸力面均捕捉到与涡结构频率相同的压力脉动信号。叶道空化涡体积的变化主要发生在转轮叶片背面出水边与下环交界附近，引起压力脉动幅值的局部放大。进一步分析发现，叶道空化涡发生工况下水轮机内部的瞬时压力脉动信号与空泡体积加速度成正比，表明涡流演化是引起压力脉动幅值上升的重要原因。研究进一步阐明了部分负荷工况叶道空化涡的演化特征，揭示了涡流诱发不稳定高振幅压力脉动的内在机制。
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| 关 键 词： | 流量 压力 数值分析 叶道空化涡 高振幅压力脉动 混流式水轮机 演化特征 诱发机制 |
| 收稿时间： | 2021/4/11 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2021/10/10 0:00:00 |
Characteristics of high-amplitude pressure fluctuation induced by inter-blade cavitation vortex in Francis turbine |
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| Sun Longgang,Guo Pengcheng,Zheng Xiaobo,Wu Luochang.Characteristics of high-amplitude pressure fluctuation induced by inter-blade cavitation vortex in Francis turbine[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2021,37(21):62-70. |
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| Authors: | Sun Longgang Guo Pengcheng Zheng Xiaobo Wu Luochang |
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| Institution: | 1. Key Laboratory of Agricultural Soil and Water Engineering in Arid and Semiarid Areas, Ministry of Education, Northwest A&F University, Yangling 712100, China; 2. College of Water Resources and Architectural Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China;; 1. Key Laboratory of Agricultural Soil and Water Engineering in Arid and Semiarid Areas, Ministry of Education, Northwest A&F University, Yangling 712100, China; 3. Institute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy of Science and Ministry of Water Resources, Yangling 712100, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | flow rate pressure numerical analysis inter-blade cavitation vortex high-amplitude pressure fluctuation Francis turbine evolution feature induce mechanism |
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