转桨式水轮机转轮叶片压力脉动试验研究第一部分：稳态工况  

作　　者：S Houde 李建伟 

机构地区：[1]加拿大

出　　处：《国外大电机》2014年第3期36-45,共10页

摘　　要：在评估水轮机预计寿命和维修计划方面，对水轮机叶片非稳态压力场的准确评估是很关键的。低水头水轮机，例如轴流转桨式和转桨式，使用较少的叶片数并仅仅通过轮毂支撑，与混流式水轮机相比，叶片端部会遭受明显的变形，并引起较高幅值的振动。此外，对于计算流体动力学（CFD）而言，准确评估低水头水轮机的非稳态压力脉动仍然是一个挑战。在低水头水轮机国际研究联盟的框架内，拉瓦尔大学（LAMH）水力机械实验室进行了一个研究项目，这个项目是对转桨式水轮机模型转轮叶片进行非稳态压力场的实验测量。该项目的主要目标是在叶片和叶片之间流道以及相同叶片的压力和吸力面上测量宽频带范围内的压力波动，从而为CFD计算提供验证数据。要做到这一点，使用一个32通道遥测数据传输系统从旋转部件上以5kHz的采样频率来提取31个压力传感器和两个应变计的信号。依据流体仿真估算的压力分布，将微型压电式压力传感器放置在两个相邻的转轮叶片上。分别在了两个吸入面和一个压力面安放了此传感器。以全桥方式安装的应变计分别布置在叶片的压力面和吸力面用来测量叶片沿跨向变形。为了能够给流体仿真提供边界条件，确定了测试过程中的试验台条件。进行了多种不同运行工况下的测量，即在不同水头从部分负荷（此时空化涡带会发生），到满负荷。通过结果能够对主要已知来源和一些意料之外的压力脉动进行识别和量化。本文首先介绍了实验方法讨论的相关话题，如遥测系统设置、传感器标定和误差分析。随后给出的主要研究结果部分说明了在不同工况下的主要振源所引起的压力脉动的相对幅度。对源自数据分析观察到的重要现象进行了讨论并给出了结论，并说明大多数的结果与水轮机已知的性能相关联，�

关 键 词：转桨式水轮机 转轮叶片 稳态工况 压力场 脉动试验 压电式压力传感器 低水头水轮机 计算流体动力学 

分 类 号：TK733.5[交通运输工程—轮机工程]