大型混流式水轮机转轮叶道涡诱发叶片振动机理研究

长期以来，对混流式水轮机水力不稳定现象的研究集中于尾水涡带和卡门涡。随着混流式水轮机大型化的发展，叶道涡已成为重要的水力不稳定现象之一，实践证明严重的转轮叶道涡引起叶片裂纹、强烈振动甚至共振,严重影响电站运行的范围、寿命和安全。本研究项目的主要研究内容就是将先进的计算流体力学和计算结构力学技术相结合，发展精确的流固耦合数值方法；利用数值模拟研究大型混流式水轮机转轮叶道涡诱发叶片振动问题。研究转轮在不同运行工况下，叶道涡在转轮内部水流与叶片耦合中的作用，以及叶片在不稳定水流激励下的振动响应，给出叶道涡引起叶片振动的运行区域，探寻叶道涡引起叶片振动与转轮结构参数之间的规律；从改进转轮设计、选择合理水轮机参数等方面提出改善大型混流式水轮机水力稳定性的有效措施，为开发性能优良的大型水轮机和提高电站运行的水力稳定性奠定科学基础。