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摘要
为研究中高水头混流式水轮机上冠流道内不同降压结构效果及优化可行性，以红山嘴一级水电站4号机为例，将利用UG建立的4类不同上冠流道降压结构模型作为研究对象，基于计算流体动力学(CFD)技术，采用剪切应力传输(SST)湍流模型对4类不同的上冠泄排水结构在7种流量下展开数值模拟，计算工况共计28种。研究指标为泄漏水流态分布特性、主轴密封下侧压力、上冠轴向水推力、梳齿环密封性能。结果表明：不同泄排水降压结构内的泄漏水流态存在一定差异；为改善水轮机主轴密封性能可采取含转轮泵的联合泄排水降压结构，该结构相比其他结构对降低主轴密封压力、降低上冠轴向水推力、减少上冠间隙泄漏量均有显著效果；调整转轮泵降压结构的泵叶或泵盖几何参数可达到优化目的；针对该电站主轴密封漏水问题，采取含转轮泵的联合泄排水降压结构可使主轴密封下侧压力平均降低15.98%左右、上冠轴向水推力平均降低52.99%左右，大大提高电站运行效率。该研究在传统的单一泄排水降压结构基础上增设了转轮泵，为中高水头混流式水轮机获得最佳综合效益及其改造优化提供了参考依据。
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单位新疆农业大学; 土木工程学院; 新疆天富能源股份有限公司
