一种带有锯齿形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶的制作方法

文档序号:32546027发布日期:2022-12-14 01:52阅读:128来源:国知局

1.本实用新型属于水轮机技术邻域,尤其涉及一种带有锯齿形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶。


背景技术:

2.混流式水轮机的固定导叶具有两个功能:1.承担其作为过流部件的功能,使得自水轮机蜗壳而来的水流可以均匀地流入活动导叶;2.承担其作为受力部件的责任,承受整个水轮发电机组的轴向载荷,并将轴向载荷传递给混凝土基础。随着混流式水轮机设计技术的优化和改进,采用了新型技术的混流式水轮机固定导叶已经较少有水力弹性共振的发生,但异常机组振动、部件的疲劳破坏等由卡门共振引起的问题,仍然对机组的正常运行产生了不小的影响。
3.固定导叶翼型的不良设计导致其吸、压力面出口附近产生流动分离;流动分离涡的交错脱落是卡门涡街产生的主要原因。
4.水力弹性共振一般在固定导叶水下低阶固有频率与出口卡门涡街频率相等或相近时产生。理论上,提高卡门涡街的频率或提高固定导叶频率使二者频率错开都是消除共振的方法,但在实际的工程实践生产中,很难改变固定导叶的频率。因此,提高卡门涡街频率是现有条件下减少水利弹性共振主要方法。
5.卡门涡街的能量会随着其频率的增加而大大减小,从而进一步降低卡门涡街引起共振的可能性。现有技术中,对固定导叶进行修形,即通过减小固定导叶出水边厚度和修改导叶出口边附近的型线,从而减少固定导叶出水边脱流、降低其出水边脱流点尾迹宽度、提高卡门涡街频率、降低涡街能量,实现错频、消除共振的目的。


技术实现要素:

6.本实用新型的目的是解决现有技术中的不足,而提出的一种带有锯齿形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶。
7.一种带有锯齿形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶,其特征是:固定导叶(1)的上端平面与水轮机座环上环板(2)连接为一个整体,固定导叶(1)的下端平面与水轮机座环下环板(3)连接为一个整体。翼型轮廓线在直角坐标系中的34个点的坐标如表1所示:
8.[0009][0010]
表1
[0011]
方程为:
[0012]
f(x)=2.99
×
10-9
x
4-7.45x3+0.006x
2-2.70x+1045.14
[0013]
x代表翼型轮廓线点在直角坐标系x轴的坐标,y代表翼型轮廓线点在直角坐标系y轴的坐标。
[0014]
作为优选方案,所述翼型吸力面(4)为光滑过渡曲线。
[0015]
作为优选方案,所述翼型压力面(5)为光滑过渡曲线
[0016]
作为优选方案,所述翼型压力面尾翼后缘(6)锯齿形曲线。
[0017]
作为优选方案,所述翼型出水截面尾翼(6)处由10~12个锯齿组成。
[0018]
作为优选方案,所述翼型出水截面尾翼(6)处锯齿的长度l占翼型总弦长的1%~2%。
[0019]
作为优选方案,所述翼型出水截面尾翼(6)处锯齿的角度θ为30
°
~60
°

[0020]
有益效果:本实用新型涉及的一种带有锯齿形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶翼型,固定导叶的上端平面与水轮机座环上环板连接为一个整体,固定导叶的下端平面与水轮机座环下环板连接为一个整体,翼型压力面为光滑过渡曲线;翼型压力面尾翼后缘为锯齿形曲线;翼型出水截面尾翼处由10~12个锯齿组成,锯齿的长度l占翼型总弦长的1%~2%,锯齿的角度θ为30
°
~60
°
,可以减小固定导叶出水边厚度、减少固定导叶出水边脱流、降低其出水边脱流点尾迹宽度、提高卡门涡街频率、降低涡街能量,实现错频、消除共振的目的。
附图说明
[0021]
下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的具体说明,其中:
[0022]
图1为本实用新型安装在水轮机座环上的示意图;
[0023]
图2为本实用新型的翼型示意图;
[0024]
图3为本实用新型翼型尾翼的放大示意图;
[0025]
图中:1、固定导叶;2、座环上环板;3、座环下环板;4、翼型压力面;5、翼型吸力面;6、翼型吸力面尾翼后缘。
具体实施方式
[0026]
下面将结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的详细描述
[0027]
结合图1、图2,固定导叶(1)的上端平面与水轮机座环上环板(2)连接为一个整体,固定导叶(1)的下端平面与水轮机座环下环板(3)连接为一个整体。翼型轮廓线在直角坐标
系中的34个点的坐标如表1所示:
[0028]
序号xy序号xy11017.10195.47181038.47216.6721015.38200.32191043.08213.8731019.99197.51201041.36218.7241018.26202.36211045.97215.9251022.88199.56221044.24220.7661021.15204.41231048.86217.9671025.76201.60241037.22231.9781024.04206.45251012.53248.1691028.65203.65261006.54252.24101026.92208.5027936.80306.89111031.54205.6928860.16362.28121029.81210.5429754.58439.65131034.42207.7430691.96480.87141032.70212.5931591.97537.09151037.31209.7832498.86579.63161035.58214.6333391.70619.31171040.20211.8334314.59641.99
[0029]
表1
[0030]
拟合后曲线的方程为:
[0031]
f(x)=2.99
×
10-9
x
4-7.45x3+0.006x
2-2.70x+1045.14
[0032]
x代表翼型轮廓线点在直角坐标系x轴的坐标,y代表翼型轮廓线点在直角坐标系y轴的坐标。
[0033]
作为进一步的优选方案,所述,固定导叶的下端平面与水轮机座环下环板连接为一个整体,翼型压力面为光滑过渡曲线;翼型压力面尾翼后缘为锯齿形曲线;翼型出水截面尾翼处由10~12个锯齿组成,锯齿的长度l占翼型总弦长的1%~2%,锯齿的角度θ为30
°
~60
°

[0034]
本实用新型的实施过程为:
[0035]
水流通过水轮机固定导叶前缘,有固定导叶后缘流入活动导叶,通过对水轮机固定导叶进行数值模拟分析后发现,较厚的固定导叶尾缘厚度和钝边设计的出水边尾缘,在尾流区更容易发生脱流,产生卡门涡街,出现水力弹性共振。经过多种方案的数值模拟分析,得到了图2所示的出水边截面形状,减少固定导叶出水边脱流、降低其出水边脱流点尾迹宽度、提高卡门涡街频率、降低涡街能量,实现错频、减小共振的目的。
[0036]
本实用新型的具体实施方式中未涉及的说明属于本领域公知技术,可参考公知技术加以实施。
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