多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法、设备及介质与流程

本发明涉及水轮机，尤其涉及一种多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法、设备及介质。

背景技术：

1、冲击式水轮机中的转轮是机组能量转换的核心部件，其特有的各种流动干涉现象将导致机组水力损失与运行稳定性下降。转轮水斗内部的流动干涉及其它几类流动干涉发生时都将导致水力效率大幅下降，在设计阶段中需要进行完备的设计以减小甚至回避此类现象。现有技术中，在冲击式水轮机水力模型设计阶段，并不存在能够预测：仅计算模拟单喷嘴射流作用下的转轮水斗旋转运动，且在不同运行工况下，水斗表面出现两股射流间流动干涉的分析方法，以及水斗背面的两类流动干涉的分析方法，导致设计出的冲击式水轮机的水力效率较低。

技术实现思路

1、本发明提供一种多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法、设备及介质，用以解决背景技术中不存在能够预测多喷嘴冲击式水轮机中仅通过模拟单喷嘴射流作用下的转轮水斗内流过程，水斗内部出现两股射流间流动干涉的方法，以及水斗背面的两类流动干涉的判定方法，导致设计出的冲击式水轮机的水力效率较低的缺陷。

2、本发明提供一种多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，包括：

3、获取水斗的正面和背面在射流作用下的扭矩随时间的历程曲线，以及多喷嘴冲击式水轮机中的单股喷嘴射流流经任意一枚水斗，从流入到全部流出该水斗正面上所需的第一时长；

4、获取水斗转过相邻两喷嘴之间所呈夹角的所需第二时长；

5、通过比较所述第一时长与所述第二时长，以分析并判断水斗内部是否存在两股射流间的流动干涉；

6、根据水斗背面的扭矩随时间的历程曲线，在射流流入水斗的开始阶段，若水斗扭矩为负值，则确定射流与水斗间存在流动干涉；在射流流出水斗的阶段，若水斗扭矩为负值，则确定水膜出流与水斗背面间发生流动干涉。

7、根据本发明提供的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，当所述第一时长小于所述第二时长时，确定水斗内部不存在两股射流间的流动干涉；

8、当所述第一时长大于或等于所述第二时长时，确定水斗内部存在两股射流间的流动干涉。

9、根据本发明提供的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，在获取多喷嘴冲击式水轮机中的单股喷嘴射流流经任意一枚水斗，从流入到全部流出该水斗正面上所需的第一时长，还包括：

10、通过水斗的正面扭矩随时间的历程曲线确定单股射流形成水膜流入水斗正面上的所需第一时长。

11、根据本发明提供的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，在获取水斗的正面和背面在射流作用下的扭矩随时间的历程曲线的步骤之前，还包括：

12、多喷嘴机组中仅布置单个喷嘴的情况下，对转轮水斗流道进行流动数值计算，以确定单枚水斗的正面和背面在射流作用下的扭矩随时间的历程曲线。

13、根据本发明提供的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，在多喷嘴机组中仅布置单个喷嘴的情况下，对转轮水斗流道进行流动数值计算，以确定单枚水斗的正面和背面在射流作用下的扭矩随时间的历程曲线的步骤之前，还包括：

14、获取转轮三维模型，根据所述转轮三维模型确定水斗的正面和背面。

15、根据本发明提供的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，获取转轮旋转周期，并根据喷嘴数量，确定水斗转过相邻两喷嘴之间所呈夹角的所需第二时长。

16、根据本发明提供的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，在获取转轮旋转周期，并根据喷嘴数量，确定水斗转过相邻两喷嘴之间所呈夹角的所需第二时长的步骤中，具体包括：通过公式：δt=60/n/zn，计算得到水斗转过相邻两喷嘴之间所呈夹角的所需第二时长；式中：δt为水斗转过相邻两喷嘴之间所呈夹角的所需第二时长， n为水斗转轮的转速，zn为喷嘴个数。

17、根据本发明提供的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，zn的数值大于或等于3。

18、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本发明的判断多喷嘴冲击式水轮机流动干涉的方法。

19、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明的判断多喷嘴冲击式水轮机流动干涉的方法。

20、本发明提供的一种多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法、设备及介质。该多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法包括如下步骤：步骤一，获取多喷嘴冲击式水轮机中的单股喷嘴射流流经任意一枚水斗，从流入到全部流出该水斗正面上所需的第一时长，以及水斗的正面和背面所受射流作用下的扭矩随时间的历程曲线；步骤二，获取水斗转过相邻两喷嘴之间所呈夹角所需的第二时长；步骤三，通过比较第一时长与第二时长，以分析并判断水斗内部是否存在两股射流间流动干涉；步骤四，根据水斗背面的扭矩随时间的历程曲线，在射流流入水斗的开始阶段，若水斗扭矩为负值，则确定射流与水斗间存在流动干涉；在射流流出水斗的阶段，若水斗扭矩为负值，则确定水膜出流与水斗背面间发生流动干涉。

21、本发明提供的一种多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，可以通过对比单股喷嘴射流流经任意一枚水斗，从流入到全部流出该水斗正面上所需的第一时长与水斗转过相邻两喷嘴之间所呈夹角的所需第二时长的数值大小，进而评估冲击式水轮机流动干涉的风险；本发明对比分析水斗背面扭矩在何阶段出现负值，会发生不同另外两种流动干涉的风险；在冲击式水轮机的转轮设计阶段，保证第一时长小于第二时长，以避免水斗内射流流动干涉的风险；同时保证水斗背面的扭矩随时间的历程曲线尽量不出现负值，以避免射流或水膜出流与水斗背面间的流动干涉的风险；从而避免因其导致的机组水力损失与运行稳定性下降的问题，从而提高冲击式水轮机的水力效率以及运行稳定性。

技术特征：

1.一种多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，其特征在于，在获取多喷嘴冲击式水轮机中的单股喷嘴射流流经任意一枚水斗，从流入到全部流出该水斗正面上所需的第一时长，还包括：

4.根据权利要求3所述的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，其特征在于，在获取水斗的正面和背面在射流作用下的扭矩随时间的历程曲线的步骤之前，还包括：

5.根据权利要求4所述的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，其特征在于，在多喷嘴机组中仅布置单个喷嘴的情况下，对转轮水斗流道进行流动数值计算，以确定单枚水斗的正面和背面在射流作用下的扭矩随时间的历程曲线的步骤之前，还包括：

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，其特征在于，在获取转轮旋转周期，并根据喷嘴数量，确定水斗转过相邻两喷嘴之间所呈夹角的所需第二时长的步骤中，具体包括：

8.根据权利要求7所述的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法，其特征在于，zn的数值大于或等于3。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8中任意一项所述的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任意一项所述的多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法。

技术总结
本发明涉及水轮机技术领域，尤其涉及一种多喷嘴冲击式水轮机发生流动干涉判定方法、设备及介质。该多喷嘴冲击式水轮机流动干涉的判定方法包括：步骤一，获取任意一枚水斗，从流入到全部流出该水斗正面上所需的第一时长，以及水斗的正面和背面所受射流作用下的扭矩随时间的历程曲线；步骤二，获取水斗转过相邻两喷嘴之间所呈夹角所需的第二时长；步骤三，通过比较第一时长与第二时长，以分析并判断水斗内部是否存在两股射流间流动干涉；步骤四，通过对比分析水斗背面扭矩随时间的历程曲线判断该多喷嘴冲击式水轮机内是否会发生流动干涉，以及流动干涉的类型。本发明能够评估冲击式水轮机流动干涉的风险，从而提高冲击式水轮机的水力效率以及运行稳定性。

技术研发人员：刘正树,肖业祥,梁权伟,刘子实,刘洁,杜清玭,叶剑,胡宗邱
受保护的技术使用者：三峡集团西藏能源投资有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/27