排灌机械工程学报

作者：唐鹏, 赵浩儒, 许彬, 郭娜, 祝宝山, 卢加兴, 李正贵, 张文武

单位：1. 西华大学能源与动力工程学院, 四川 成都 610039; 2. 清华大学能源与动力工程系, 北京 100084; 3. 清华大学山西清洁能源研究院, 山西 太原 030032; 4. 哈尔滨电机厂有限责任公司, 黑龙江 哈尔滨 150040; 5. 水力发电设备国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150040; 6. 中国农业大学水利与土木工程学院, 北京 100083

关键词：冲击式水轮机,水斗,设计优化,正交试验,性能

基金：国家自然科学基金资助项目(52309116,52109107,52279092);西藏自治区科技计划项目(XZ202201YD0017C);清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室开放基金资助项目(sklhse-2022-E-03)

为了了解水斗设计中其几何参数是如何影响水斗性能及其内部流动特性,采用均相多相流模型和SST k-ω湍流模型对冲击式水轮机内部气液两相流动进行数值模拟,对水斗的宽度、深度、出口角和分水刃倾角开展了不同组合形式下的正交试验研究.通过极差分析发现水斗宽度是影响效率和出力的最关键因素,其次为分水刃倾角、出口角和深度.对不同水斗宽度下的流场分析发现,随着水斗宽度的增加,机组效率呈现出了逐渐增加的趋势,与水斗宽度100 mm相比,当水斗宽度增加到108 mm时,机组的相对效率增加了9.27%.在扭矩最大时刻,随着水斗宽度的增加,水斗的高压力区域范围增加,这就导致了水斗扭矩的增大,水斗做功能力增强.

来源：2025年第11期

《排灌机械工程学报》期刊编辑部

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