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摘要
抽水蓄能机组的四象限特征曲线存在着S形曲线，抽水蓄能机组运行工况复杂，机组经常在多个工况之间转换，机组在水轮机和水泵状态之间频繁切换，都会穿越S形曲线。S特性可以导致水泵水轮机机组产生强烈的振动，使得机组并网困难，振动剧烈，甚至因压力超标严重影响电站的安全稳定运行。在业界的共同努力下，S形问题对工程投运影响已经得到了根本解决，但是S形问题的诱发机理并不十分清楚。因此该文以某模型水泵水轮机为研究对象，通过全流道非定常数值模拟和基于全特性试验的粒子图像测速法(particle image velocimetry,PIV)相结合，根据机组的运行特性，选取水泵水轮机三个开度下的13个工况点内部流动特性及压力脉动特性进行了研究。综合数值模拟及试验结果，获得空载工况，小流量工况及反水泵工况下无叶区漩涡的运动规律。分析了漩涡结构对无叶区压力脉动特性的影响。结果表明，空载工况对S特性区压力脉动幅频特性存在影响，空载工况与无叶区压力脉动存在必然联系。各工况点下无叶区压力脉动主频大部分工况为叶片通过频率，即9 fn(fn为转频)，部分工况受尾水管压力脉动影响主频为0.66 fn。通过计算和试验对比发现，无叶区漩涡结构的周期性运动对无叶区压力脉动的周向分布存在重大影响。
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