[发明专利]一种用于轴流转浆式水轮机固定导叶设计方法

权利要求书

1.一种用于轴流转浆式水轮机固定导叶设计方法，其特征是，所述方法包括如下步骤：

1）利用CFD仿真软件获得非蜗形区域流线分布情况，找出引发脱流、叶道涡的固定导叶；利用CFD仿真软件对水轮机全流道额定工况下进行三维几何建模，其中，过流部件包含蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮和尾水管；利用ANSYS ICEM软件对几何模型进行网格划分，各个过流部件网格进行无关性检验；其中，CFD软件采用ANSYS CFX，数值计算采用Segregated分离式求解器、Steady定常流动、SST湍流模型，其定解条件按流量进口、平均静压出口、无滑移壁面、静动交界面按Frozen Rotor，得到该水轮机额定工况时的数值仿真结果；

2）去掉引发脱流、叶道涡的固定导叶，再次利用CFD仿真软件获得该非蜗形区域的流线分布；在ANSYS CFX软件中截取蜗壳、固定导叶、活动导叶的中间水平截平面，得到该截平面上的流线分布，包括非蜗形区域流线分布情况；

当非蜗形区域出现叶道涡，将固定导叶从模型中删除，重新计算并截取截面得到新的非蜗形区域的流线分布情况；

3）根据非蜗形区域的流线分布且结合活动导叶分布情况，确定新固定导叶安放位置、数量；包括如下步骤：

（1）安放位置确定-固定导叶安放位置以固定导叶出口边与活动导叶进水边相错2.5°～4°，且固定导叶位于活动导叶背面方向；

（2）固定导叶数量确定-固定导叶数量按一个固定导叶对应一个活动导叶且兼顾未更换原固定导叶的原则；

4）根据新固定导叶安放位置区域的流线，绘制出新固定导叶骨线，再按强度要求加厚成流线型叶形，得到新固定导叶；包括如下步骤：

翼型确定-新固定导叶外圆D_a和内圆D_b保持原样不变；新固定导叶进口安放角α_i确定方法为：以非蜗形区域相应位置上的流线入流角δ，加上冲角△，作为固定导叶进口安放角α_i即

α_i=δ+△

固定导叶出口角度α_o取与额定工况时活动导叶入流角α_c相同，即

α_o=α_c

固定导叶进口安放角α_i和出口角度α_o确定后，再以非蜗形区域相应位置上的流线作为参考线，由此绘制出固定导叶骨线；

5）将新固定导叶加入流道中，再次利用CFD仿真软件进行验证。