机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (12): 336-343.doi: 10.3901/JME.2025.12.336
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陆杰1, 施俊德1, 周大庆2, 钱忠东1
LU Jie1, SHI Junde1, ZHOU Daqing2, QIAN Zhongdong1
摘要: 水泵水轮机是抽水蓄能电站的核心部件,在其启停和工况转换中需要经历反S形不稳定区,出现流量和转速振荡,影响抽水蓄能电站的安全运行。以座头鲸鳍状肢为原型,基于仿生学思想设计水泵水轮机导叶,分析了仿生导叶对水泵水轮机在反S区流动稳定性的控制机理。结果表明:水泵水轮机在反S区运行时,导叶上游来流和无叶区高速水环相互剪切,在导叶吸力面产生旋涡,无叶区水环中存在影响转轮平衡的低速流体团;采用仿生导叶后,旋涡数量减少、旋涡强度明显减弱,低速流体团占据的区域减小,反S区显著缩小,低频压力脉动幅值降低31.2%;前缘突起结构改变了导叶边界层内的流动,对导叶区的低频压力脉动具有进一步的抑制作用,低频压力脉动幅值降低51.2%,降低了水泵水轮机在反S区运行时发生共振的风险。
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