在不同负载条件下对Francis涡轮的汽蚀影响的研究：一种数值方法

摘要 水力涡轮需要在不同条件下运行，以应对功率需求和入口流量条件的变化。汽蚀是水电站中的一个问题，在非设计运行条件下，涡轮中的汽蚀现象更为明显。在本次研究中，采用商业CFX代码通过考虑SST湍流模型和Rayleigh-Plesset（R-P）方程进行了模拟研究，以检查Francis涡轮在深部部分负载、部分负载、额定负载和过载条件下的性能及汽蚀现象。研究显示，在额定负载条件下，涡轮效率的下降程度最小，而在过载运行期间效率下降最为显著。通过在不同负载条件下绘制sigma曲线确定了涡轮的汽蚀特性。结果表明，涡轮在临界汽蚀数附近操作可以处理不同负载条件下的无汽蚀操作。此外，所获得的结果与之前研究的效率模型试验数据及汽蚀区位置相符。这项研究对操作人员和制造商理解在不同电厂操作条件下的汽蚀影响非常有用。