降低幼魚壓力損傷的軸流式水輪機(jī)流道優(yōu)化研究.pdf

1、大壩的修建阻隔了魚類的洄游通道，破壞了魚類的基因交流，對(duì)魚類的生長(zhǎng)帶來影響。幼魚通過大壩下行的措施主要有仿自然通道，運(yùn)移過壩，溢流過壩以及水輪機(jī)過魚。水輪機(jī)過魚由于具有避免流量損失和經(jīng)濟(jì)損失的優(yōu)勢(shì)，且已有的研究表明，魚類通過水輪機(jī)的受傷概率與水輪機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征（如轉(zhuǎn)輪間隙、水輪機(jī)流道形狀）及水輪機(jī)運(yùn)行工況參數(shù)（如流量、轉(zhuǎn)速）存在一定關(guān)系。因此，通過水輪機(jī)流道水流環(huán)境的優(yōu)化使魚類通過水輪機(jī)流道安全下行過壩具有可行性。本文主要研究的幼魚魚種

2、為鯽魚，鯉魚，以及四大家魚中的草魚。主要依托葛洲壩工程，構(gòu)建葛洲壩二江電站中12.5萬KW大型低水頭水輪機(jī)三維模型。
　　幼魚通過水輪機(jī)流道下行往往受到很大的傷害。主要造成傷害的原因有機(jī)械損傷，壓力損傷，剪切力損傷以及空蝕損傷，因此設(shè)計(jì)對(duì)魚類損傷最小的親魚型水輪機(jī)是目前解決魚類安全過壩問題的關(guān)鍵措施之一。由于水輪機(jī)流道內(nèi)水力特性極其復(fù)雜，本文主要研究水動(dòng)力因子中壓力因子對(duì)幼魚造成的損傷，以及相應(yīng)地減小壓力因子損傷區(qū)域的優(yōu)化措施研究

3、。壓力因子損傷包括最低壓力值對(duì)幼魚的損傷，和負(fù)壓狀態(tài)下過大的壓力梯度值對(duì)幼魚造成的損傷。
　　本文在軸流式水輪機(jī)流道內(nèi)選擇一條質(zhì)點(diǎn)跡線作為幼魚通過水輪機(jī)流道下行的軌跡線，通過數(shù)值模擬研究，主要研究成果如下：
　　1）大型軸流式水輪機(jī)流道對(duì)過機(jī)幼魚產(chǎn)生壓力損傷的關(guān)鍵區(qū)域?yàn)檗D(zhuǎn)輪葉片背面出口邊附近，其中最大壓力損傷位置為葉片背面出水邊。
　　2）通過模擬流道內(nèi)同一軌跡線在水輪機(jī)不同運(yùn)行工況下壓力因子的變化情況，得出水輪機(jī)運(yùn)行

4、工況與過機(jī)幼魚損傷概率具有一定的相關(guān)性，且水輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下，流道對(duì)下行幼魚具有較好的“友好”性。
　　3）水輪機(jī)固定導(dǎo)葉布置設(shè)計(jì)與過機(jī)幼魚損傷概率有一定相關(guān)性，若在滿足導(dǎo)水機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及水輪機(jī)出力條件下，固定導(dǎo)葉的相對(duì)位置與活動(dòng)導(dǎo)葉對(duì)齊時(shí)或固定導(dǎo)葉個(gè)數(shù)越少時(shí)，越有利于幼魚下行。
　　4）在滿足水輪機(jī)出力條件下，水輪機(jī)葉片個(gè)數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)過機(jī)幼魚損傷概率有一定相關(guān)性，轉(zhuǎn)輪葉片個(gè)數(shù)越少越有利于幼魚通過水輪機(jī)下行。
　　5）在滿