叶轮内压力脉动分析技术探讨

最优工况下叶轮内各监测点处的压力脉动主频幅值和最大脉动幅值见表6⁃4。如图6⁃17所示为通过快速傅里叶变换得到的叶轮内最优工况下各监测点处压力脉动的频域图。

表6⁃4 叶轮内压力脉动的主频幅值和最大脉动幅值

图6⁃17 叶轮内压力脉动频域图

a）导叶数z=0

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图6⁃17 叶轮内压力脉动频域图（续）

b）导叶数z=7 c）导叶数z=9 d）导叶数z=11

由图6⁃17和表6⁃4可以看出添加导叶后叶轮内各监测点处的压力脉动主频幅值均小于无导叶时各监测点处的压力脉动主频幅值，但最大脉动幅值反而增加，这是因为由图6⁃4可知添加导叶后叶轮内流线光滑，液流流动速度相对均匀，流道内无涡流产生，此时压力脉动幅值主要受叶轮动静相互干涉作用的影响，而无导叶时叶轮内的压力脉动幅值除了受叶轮动静相互干涉作用的影响之外，还受涡流和脱流的影响，且叶轮内流线扭曲，所以添加导叶后叶轮内各监测点处的压力脉动主频幅值小于无导叶时对应各监测点处的压力脉动主频幅值。而叶轮内最大脉动幅值反而增加主要是因为由前述研究结果可知添加导叶后液力透平的水头降低，但最大压力变化不大，所以导致添加导叶后叶轮内的最大脉动幅值反而变大。

由表6⁃4还可以看出添加导叶后从叶轮进口到叶轮出口压力脉动主频幅值的减小程度小于无导叶时对应压力脉动主频幅值的减小程度，这主要是因为由图6⁃3和图6⁃4可知添加导叶后叶轮内的速度分布均匀且变化较小，且位于叶轮中下游速度变化更小，所以添加导叶后叶轮内压力脉动主频幅值受叶轮动静相互干涉作用和液流流动状态的影响较小，而未加导叶时叶轮内速度变化较大且流动紊乱，所以未加导叶时叶轮内压力脉动主频幅值受到叶轮动静相互干涉作用和液流流动状态的影响较大。因此添加导叶后从叶轮进口到叶轮出口压力脉动主频幅值的减小程度小于无导叶时对应压力脉动主频幅值的减小程度。

还可以看出当导叶数等于7时叶轮内的最大压力脉动主频幅值和最大脉动幅值分别为无导叶时叶轮内最大压力脉动主频幅值和最大脉动幅值的0.80倍和1.29倍；当导叶数等于9时叶轮内的最大压力脉动主频幅值和最大脉动幅值分别为无导叶时叶轮内最大压力脉动主频幅值和最大脉动幅值的0.82倍和1.28倍；当导叶数等于11时叶轮内的最大压力脉动主频幅值和最大脉动幅值分别为无导叶时叶轮内最大压力脉动主频幅值和最大脉动幅值的0.84倍和1.27倍。可见，添加导叶也可以降低叶轮内的压力脉动主频幅值。

由图6⁃17和表6⁃4还可以看出随着导叶数的增加，距离叶轮进口较近的监测点10和11处的压力脉动主频幅值也逐渐增加，这是因为导叶数越多，导叶的过流面积越小，导叶出口的液流速度越大，从而使叶轮进口的速度也增大，所以叶轮动静相互干涉作用也就越强，且距离叶轮进口越近受到叶轮动静相互干涉作用的影响越大，因此随着导叶数的增加，监测点10和11处的压力脉动主频幅值逐渐增加。