1.本发明属于
水轮机技术邻域，尤其涉及一种带有弧线形出
水边翼型的混流式水轮机固定导叶。
背景技术：
2.混流式水轮机的固定导叶具有两个功能：1.承担其作为过流部件的功能，使得自水轮机蜗壳而来的水流可以均匀地流入活动导叶；2.承担其作为受力部件的责任，承受整个水轮发电机组的轴向载荷，并将轴向载荷传递给混凝土基础。随着混流式水轮机设计技术的优化和改进，采用了新型技术的混流式水轮机固定导叶已经较少有水力弹性共振的发生，但异常机组振动、部件的疲劳破坏等由卡门共振引起的问题，仍然对机组的正常运行产生了不小的影响。
3.固定导叶翼型的不良设计导致其吸、压力面出口附近产生流动分离；流动分离涡的交错脱落是卡门涡街产生的主要原因。
4.水力弹性共振一般在固定导叶水下低阶固有频率与出口卡门涡街频率相等或相近时产生。理论上，提高卡门涡街的频率或提高固定导叶频率使二者频率错开都是消除共振的方法，但在实际的工程实践生产中，很难改变固定导叶的频率。因此，提高卡门涡街频率是现有条件下减少水利弹性共振主要方法。
5.卡门涡街的能量会随着其频率的增加而大大减小，从而进一步降低卡门涡街引起共振的可能性。现有技术中，对固定导叶进行修形，即通过减小固定导叶出水边厚度和修改导叶出口边附近的型线，从而减少固定导叶出水边脱流、降低其出水边脱流点尾迹宽度、提高卡门涡街频率、降低涡街能量，实现错频、消除共振的目的。
技术实现要素：
6.本发明的目的是解决现有技术中的不足，而提出的一种带有弧线形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶。
7.一种带有弧线形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶，其特征是：固定导叶(1)的上端平面与水轮机座环上环板(2)连接为一个整体，固定导叶(1)的下端平面与水轮机座环下环板(3)连接为一个整体。翼型轮廓线在直角坐标系中的22个点的坐标如表1所示：
8.[0009][0010]
表1
[0011]
拟合后曲线的方程为：
[0012]
f(x)＝1.95
×
10-9
x
4-4.47x3+0.003x
2-1.25x+717.41
[0013]
作为优选方案，所述翼型吸力面(4)为光滑过渡曲线。
[0014]
作为优选方案，所述翼型压力面(5)为光滑过渡曲线
[0015]
作为优选方案，所述翼型压力面
尾翼后缘(6)为特定弧线型曲线。
[0016]
作为优选方案，所述翼型出水截面尾翼(6)与压力面切点夹角θ1为15
°
～30
°
。
[0017]
作为优选方案，所述翼型出水截面尾翼(6)与吸力面切点夹角θ2为60
°
～90
°
。
[0018]
作为优选方案，所述翼型出水截面尾翼(6)后缘长度l为翼型弦长的1％～5％。
[0019]
有益效果：发明提出的一种带有弧线形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶翼型，固定导叶的上端平面与水轮机座环上环板连接为一个整体，固定导叶的下端平面与水轮机座环下环板连接为一个整体，翼型吸力面为光滑过渡曲线；翼型压力面尾翼后缘为特定弧线；翼型出水截面尾翼后缘与压力面切点夹角θ1为15
°
～30
°
，翼型出水截面尾翼后缘与吸力面切点夹角θ2为60
°
～90
°
，翼型出水截面尾翼后缘长度l为翼型弦长的1％～5％，可以减小固定导叶出水边厚度、减少固定导叶出水边脱流、降低其出水边脱流点尾迹宽度、提高卡门涡街频率、降低涡街能量，实现错频、消除共振的目的。
附图说明
[0020]
下面结合说明书附图和具体实施方式对发明做进一步的具体说明，其中：
[0021]
图1为本发明安装在水轮机座环上的示意图；
[0022]
图2为本发明的翼型示意图；
[0023]
图3为本发明翼型尾翼的放大示意图；
[0024]
图中：1、固定导叶；2、座环上环板；3、座环下环板；4、翼型压力面；5、翼型吸力面； 6、翼型吸力面尾翼后缘。
具体实施方式
[0025]
下面将结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细描述
[0026]
结合图1、图2，固定导叶(1)的上端平面与水轮机座环上环板(2)连接为一个整体，固定导叶(1)的下端平面与水轮机座环下环板(3)连接为一个整体。翼型轮廓线在直角坐标系中的22个点的坐标如表1所示：
[0027]
序号xy序号xy1177.83613.9618914.11260.142308.87605.2619805.48296.48
3447.48577.4320695.71338.144559.44544.1721545.98393.635637.25498.2222433.15434.676831.84415.1823308.73481.917954.57345.6524264.82498.0881057.13286.8325162.52539.2391068.94274.9126148.57575.23101052.55256.7027156.43597.27111031.66246.9628177.83613.96
[0028]
表1
[0029]
拟合后曲线的方程为：
[0030]
f(x)＝1.95
×
10-9
x
4-4.47x3+0.003x
2-1.25x+717.41
[0031]
作为进一步的优选方案，所述，固定导叶的下端平面与水轮机座环下环板连接为一个整体，翼型吸力面为光滑过渡曲线；翼型压力面尾翼后缘为特定弧线；翼型出水截面尾翼后缘与压力面切点夹角θ1为15
°
～30
°
，翼型出水截面尾翼后缘与吸力面切点夹角θ2为60
°
～90
°
，翼型出水截面尾翼后缘长度l为翼型弦长的1％～5％，
[0032]
本发明的实施过程为：
[0033]
水流通过水轮机固定导叶前缘，有固定导叶后缘流入活动导叶，通过对水轮机固定导叶进行数值模拟分析后发现，较厚的固定导叶尾缘厚度和钝边设计的出水边尾缘，在尾流区更容易发生脱流，产生卡门涡街，出现水力弹性共振。经过多种方案的数值模拟分析，得到了图2所示的出水边截面形状，减少固定导叶出水边脱流、降低其出水边脱流点尾迹宽度、提高卡门涡街频率、降低涡街能量，实现错频、减小共振的目的。
[0034]
本发明的具体实施方式中未涉及的说明属于本领域公知技术，可参考公知技术加以实施。
技术特征：
1.一种带有弧线型出水边翼型的混流式水轮机固定导叶，其特征是：固定导叶(1)的上端平面与水轮机座环上环板(2)连接为一个整体，固定导叶(1)的下端平面与水轮机座环下环板(3)连接为一个整体。翼型轮廓线在直角坐标系中的22个点的坐标如表1所示：序号xy序号xy1177.83613.9618914.11260.142308.87605.2619805.48296.483447.48577.4320695.71338.144559.44544.1721545.98393.635637.25498.2222433.15434.676831.84415.1823308.73481.917954.57345.6524264.82498.0881057.13286.8325162.52539.2391068.94274.9126148.57575.23101052.55256.7027156.43597.27111031.66246.9628177.83613.96表1拟合后曲线的方程为：f(x)＝1.95
×
10-9
x
4-4.47x3+0.003x
2-1.25x+717.41 。2.根据权利要求1所述的一种带有弧线形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶，其特征在于所述翼型吸力面(4)为光滑过渡曲线。3.根据权利要求1所述的一种带有弧线形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶，其特征在于所述翼型所述翼型压力面(5)前缘至近尾部为光滑过渡曲线。4.根据权利要求1所述的一种带有弧线形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶，其特征在于所述翼型压力面尾翼后缘(6)为特定弧线型曲线。5.根据权利要求1所述的一种带有弧线形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶，其特征在于所述翼型出水截面尾翼(6)与压力面切点夹角θ1为15
°
～30
°
。6.根据权利要求1所述的一种带有弧线形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶，其特征在于所述翼型出水截面尾翼(6)与吸力面切点夹角θ2为60
°
～90
°
。7.根据权利要求1所述的一种带有弧线形出水边翼型的混流式水轮机固定导叶，其特征在于所述翼型出水截面尾翼(6)后缘长度l为翼型弦长的1％～5％。
技术总结
本发明提出一种带有弧线出水边翼型的混流式水轮机固定导叶，固定导叶的上端平面与水轮机座环上环板连接为一个整体，固定导叶的下端平面与水轮机座环下环板连接为一个整体，翼型吸力面为光滑过渡曲线；翼型压力面尾翼后缘为特定弧线；翼型出水截面尾翼后缘与压力面切点夹角θ1为15
技术研发人员：
邓亚新 于淼 胡言馨 徐良玉 顾承庆 厉洪祥 张帆 吕豪 侯继超 郑源 阚阚
受保护的技术使用者：
河海大学
技术研发日：
2022.07.25
技术公布日：
2023/1/2
