在水力发电重要性日益凸显的今天，提升水电站水轮机组在部分负荷运行稳定性的要求变得尤为突出。在水轮机机组运行过程中，部分负荷工况下机组通常在相应的流场中产生严重的压力脉动，进而传播作用于水轮机机组本身，引起严重的能量损失和不稳定运行隐患。由涡带产生的压力脉动是引起机组不稳定运行和振动噪声的主要来源。本项目通过优化尾水管压力分布的方法，提高尾水管最低压力区域的绝对压力，消除或减弱尾水管涡带能量，降低尾水管涡带引起的压力脉动，从而提高混流式水轮机尾水管区域稳定性指标。 本项目着重确定几内亚水轮机组转轮出口结构型式的同时，前瞻性地研究向家坝、李家峡、五强溪等电站降低压力脉动的研究。具有流体流动相似特点的模型试验能够反映真机整体流场现象的特点，预期真机的压力脉动效果。本项目以全通道计算为基础，采用了适合强旋流及剪切流动的复杂湍流场计算模型，并耦合相变空化模型进行速度场预测及压力场分析，确认尾水管区域最低压力点所在位置。本项目首次开展了填充效应和均压孔等多种结构的优化设计，对尾水管低压矩进行了模拟分析研究。模型试验以相似理论为核心，创新性的采用模型试验手段-高清数字化高速摄影技术，结合动态PCB传感器测量压力脉动的模型试验方法来精确定位尾水管泄水锥表面最低压力点的位置，验证CFD数值模拟分析结果的准确性和可靠性。在此基础上，研究了不同转轮出口形式及所对应的压力分布对涡带形状、发生区域以及涡带引起的压力脉动幅值的影响。 模型试验系统由模型试验装置、测控系统和成像观测系统等组成，模型试验装置包括蜗壳、活动导叶、转轮、肘管、尾水管等部分。试验装置设计是以相似原理为核心理论，以相似法则的放宽为原则，维持模型与真机特征和状态的相似来设计的。试验时，通过改变测功机的转速和活动导叶的开度，使模型能够在不同工况下进行试验。 通过优化尾水管压力分布降低水轮机压力脉动的方法，不仅为几内亚水轮机转轮出口结构型式的最终确定提供了理论依据，而且为今后提高混流式水轮机机组稳定性提供坚实的基础。通过模型试验结果表明该方法可以为今后的试验提供准确的预测趋势，为研究混流式水轮机的涡带及其对机组振动的影响提供的理论依据。

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