排灌机械工程学报

作者：肖云程, 汤玲迪, 王赞雅, 王维, 葛泽宇

单位：江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心, 江苏 镇江 212013

关键词：半开式径流水涡轮,叶顶间隙,数值模拟,外特性,叶片载荷

基金：国家重点研发计划项目(2018YFE0207800-04)

半开式径流水涡轮叶顶间隙引起的泄漏流动严重影响水涡轮性能,为研究叶顶间隙对水涡轮外特性及叶片载荷的作用机制,基于SST k-ω湍流模型的非定常计算,分析了半开式径流水涡轮不同叶顶间隙高度下的输出功率、效率、消耗水头等外特性,以及叶顶区域流场结构和叶片载荷分布的影响.研究发现,水涡轮运行过程中,输出功率、效率及水头均呈现明显的周期性波动,主频与叶频一致;随着叶顶间隙尺寸增大,外特性参数平均值呈下降趋势,当间隙高度由0.1 mm增至2.0 mm时,输出功率平均值下降5.9%,效率下降3.25%,水头下降2.1%.主要做功叶片位于喷嘴射流前方,其叶顶泄漏流流量随间隙高度增加显著上升,导致间隙区域流速增大、压差降低,工作面压力载荷减小、背面压力载荷增大,使叶片输出扭矩下降32.8%.文中揭示的叶顶间隙影响半开式水涡轮性能的内部流动机制,为其结构优化设计提供了理论依据.

来源：2025年第12期

《排灌机械工程学报》期刊编辑部

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