蜗壳进口截面对液力透平内流场的影响

1.速度场分布

如图5⁃4所示为最优工况下不同蜗壳进口截面对应的蜗壳和叶轮中间平面的速度分布图。

图5⁃3 性能曲线

图5⁃4 不同蜗壳进口截面下的速度分布

a）D₅=50mm b）D₅=65mm c）D₅=80mm d）D₅=100mm （彩图见书后插页）

由图5⁃4可以看出随着蜗壳进口截面直径的增加，蜗壳和叶轮内的速度是逐渐减小的，这是因为液力透平的体积流量等于液流速度与流道截面面积的乘积，蜗壳进口截面直径越大，即流道截面面积也就越大，所以在流量保持不变的情况下液流速度就逐渐减小。还可以看出在小蜗壳进口下，蜗壳隔舌处的速度梯度变化比大蜗壳进口下较大。

由图5⁃4还可以看出：在蜗壳内，距离叶轮的叶片进口较近位置处的速度变化较大，尤其是当蜗壳进口截面直径等于50mm时该处的速度变化最大，这主要是由于叶轮相对于蜗壳旋转时引起的动静干涉作用的影响。

如图5⁃5所示为最优工况下不同蜗壳进口截面对应的叶轮和蜗壳中间平面的速度矢量图。由图5⁃5可以看出在小蜗壳进口下叶片进口背面产生了较严重的脱流，且在不同蜗壳进口截面下叶片进口工作面均出现了与叶轮旋转方向相反的漩涡，除蜗壳进口截面直径等于65mm时叶片进口工作面的漩涡最小之外，其余蜗壳进口截面下随着蜗壳进口截面直径的增加叶片进口工作面的漩涡也逐渐增加，且向下游延伸。(www.xing528.com)

图5⁃5 不同蜗壳进口截面下的速度矢量图

a）D₅=50mm b）D₅=65mm c）D₅=80mm d）D₅=100mm （彩图见书后插页）

2.压力场分布

如图5⁃6所示为最优工况下不同蜗壳进口截面对应的叶轮和蜗壳中间平面的流场压力分布情况。由图5⁃6可以看出：随着蜗壳进口截面直径的增加，蜗室内的压力逐渐减小，这主要是由于随着蜗壳进口截面直径的增加，液力透平的蜗壳进口段（收缩管）的断面收缩率也逐渐增加，收缩管的作用是降低压力并转换为动能，所以收缩管断面收缩率越大其转换的动能越多，所以蜗室中的压力随着蜗壳进口截面直径的增加而减小。由图5⁃6还可以看出：当蜗壳进口截面直径等于65mm时，叶轮内的压力分布最为均匀。

图5⁃6 不同蜗壳进口截面下的压力分布

a）D₅=50mm b）D₅=65mm c）D₅=80mm d）D₅=100mm （彩图见书后插页）