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大量消耗非可再生能源使我国面临着严重的能源短缺和环境污染问题,如何高效地利用能源成为了全世界关注的重点。在诸多工业生产中会产生大量余压液体,通常这些液体流经减压阀、多层孔板,降压后排出,造成能量浪费。液力透平可用来回收利用这部分液体余压,将其转换为机械能,从而实现能量再利用、节能减排的长远目标。在工业应用中发现,液力透平常出现水力效率低、压力脉动导致的运行不稳定等问题,而尾水涡与以上问题密切相关。本文以IS80-50-250离心泵反转液力透平为研究对象进行数值模拟,研究了液力透平不同工况时尾水涡的结构特征、运动规律及其对能量损失、机器运行稳定引起的影响,研究发现:对该液力透平模型进行定常数值计算,结果显示:泵反转液力透平叶轮出口存在尾水涡,其结构呈螺旋形轴向推进,越偏离最优工况,旋涡结构越明显。旋涡与透平的流量和转速有密切关系。总体来说,流量越大,转速越小,旋涡的轴对称性越明显,涡核中心线与尾水管轴线重合度越高,旋涡旋转方向与叶轮旋转方向相反;流量越小,转速越高,旋涡分布的轴对称性越不明显,涡核中心线与尾水管轴线偏离越明显,旋涡旋转方向与叶轮旋转方向相同,沿流动方向出现旋涡的破碎、融合等现象,流动较为紊乱。尾水涡会造成液力透平内部的水力损失随着流量的增加,尾水涡引起的水力损失增加,尾水管能量损失占比最大达到15.6%;随着转速的降低,尾水涡引起的水力损失增加,尾水管能量损失占比最大达到24.7%。对该液力透平模型进行非定常数值计算,结果显示:流量越小,尾水涡结构随时间的变化越明显,旋涡越易衰减破碎,其引起的压力脉动无明显规律且脉动幅值越大(最大约为0.1),其对机器运行稳定性的影响不容忽视。而流量越大,尾水涡结构随时间变化越不明显,结构较为稳定,尾水涡引起的压力脉动周期性变化且幅值越小(最小约为0.05)。流量越大,旋涡强度越大,旋涡引起的尾水管损失越大;流量越小,旋涡强度越小,尾水管损失越小。为控制泵反转液力透平的尾水涡,本文在尾水管内部设置了“十字架”型导流板,研究发现:增设导流板之后,尾水管内的能量损失降低,尤其是大流量低转速(n=800r/min,q_v=85m~3/h)时明显降低。本文取得的成果对认识泵反转液力透平尾水涡的形态与规律,及其引起的能量损失与运行不稳定等问题提供了一定的参考。