机械工程学报

作者：陆杰, 施俊德, 周大庆, 钱忠东

单位：1. 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室 武汉 430072;2. 河海大学能源与电气学院 南京 211100

关键词：水泵水轮机,反S特性,仿生导叶,压力脉动；

基金：国家自然科学基金资助项目(52279090)。

水泵水轮机是抽水蓄能电站的核心部件，在其启停和工况转换中需要经历反S形不稳定区，出现流量和转速振荡，影响抽水蓄能电站的安全运行。以座头鲸鳍状肢为原型，基于仿生学思想设计水泵水轮机导叶，分析了仿生导叶对水泵水轮机在反S区流动稳定性的控制机理。结果表明：水泵水轮机在反S区运行时，导叶上游来流和无叶区高速水环相互剪切，在导叶吸力面产生旋涡，无叶区水环中存在影响转轮平衡的低速流体团；采用仿生导叶后，旋涡数量减少、旋涡强度明显减弱，低速流体团占据的区域减小，反S区显著缩小，低频压力脉动幅值降低31.2%；前缘突起结构改变了导叶边界层内的流动，对导叶区的低频压力脉动具有进一步的抑制作用，低频压力脉动幅值降低51.2%，降低了水泵水轮机在反S区运行时发生共振的风险。

来源：2025年第12期

《机械工程学报》期刊编辑部

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