水轮机筒阀倾覆稳定性数值模拟研究

为了研究水轮机筒阀动水关闭过程中的倾覆稳定性,本文采用连续方程和Reynolds平均的N-S方程,同时使用RNG k-ε双方程湍流模型进行封闭,对水轮机全流道流场进行了三维非定常湍流数值模拟.运用计算流体动力学软件FLUENT数值计算了筒阀动水关闭过程中在周边水流作用下受到的倾覆力矩.在此基础上,建立了筒阀倾覆稳定性的力学模型.最后,结合具体的筒阀参数,评价了其倾覆稳定性.研究结果表明:筒阀动水关闭过程中,在不平衡侧向水动力的作用下存在一定程度的倾覆,当筒阀关闭到95％行程时,其倾覆力矩达到了最大值.筒阀在整个动水关闭过程中其横向位移均在筒阀与固定导叶所允许的间隙范围内,未发生卡死现象,运行相对较稳定.因此,当水轮机组发生飞逸时,筒阀可以在动水关闭过程中实现安全平稳地关闭,确保水轮机组及其附件的安全.