Page 100 - 2024年第55卷第3期

图 ５ 不同导叶开度试验 Ｓ特性 注：括号内数字表示该工况流量与设计工况流量的比值
图 ６ 活动导叶 １８°数值模拟 Ｓ特性曲线与试验值对比

４ 计算结果分析

４．１ 总熵产 图 ７为不同工况下总熵产对比，百分数表示各熵产占总熵产的比例。设计工况下的总熵
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－ １
产最小，为 ９．３Ｗ·Ｋ ，小流量工况总熵产增加到 １７．２Ｗ·Ｋ 。当流量减小到近飞逸工况点时，总熵产
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达到最大，约为设计工况的 ５．１倍。当流量继续减小时，总熵产先降低，在近零流量工况为 ３５．４Ｗ·Ｋ ；
而在反水泵工况，总熵产又再次上升。
在所有工况下，时均熵产占据的比例也很少，均小于 ０．５％。设计工况下，壁面熵产占据的比例
大于脉动熵产，说明由于流场脉动引起的耗散较少。而在其他所有工况，脉动熵产的比例均是最大
的，小流量工况脉动熵产占比达到了 ６０％左右。当流量小于近飞逸工况流量时，脉动熵产占据的比例
接近 ８０％，且比例变化较小。当运行工况偏离设计流量时，流场内会形成不稳定流动，导致脉动熵产
增加，特别是制动区和反水泵区。
图 ８为各过流部件熵产分布，所有工况下蜗壳和固定导叶内的熵产是最小的，特别是蜗壳，相
比于其他过流部件，几乎可以忽略。固定导叶 在工 况 Ａ到 Ｅ的 熵产 与 蜗 壳一 致，但 是 在反水泵工
况逐渐上升。设计和小流量工况下活动导叶内的熵产几乎保持不变，但是到近飞逸工况时，急速上
升，在反水泵工况达到最 大值。转 轮内的 熵产在 设计 流 量 下 最 小，随 着 流 量 的 减 小，总 熵 产 先 增
大，在近飞逸工况达到最大值，为最小值的 ４．３倍，随后逐渐减小。尾水管内的熵产同样是在设计
流量下最小，随着流量减小几乎呈直线增加，从近飞逸工况到反水泵工况熵产变化幅度较小，趋于
平稳。

图 ７ 不同工况总熵产对比 图 ８ 各过流部件总熵产对比

为了明确各部件熵产对总熵产的贡献，如图 ９所示为蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮和尾水管
熵产的占比分布。蜗壳和固定导叶是占比最小的两个部分。从设计流量工况到水轮机制动工况，超过
一半的熵产是由转轮产生的，特别是设计工况，转轮熵产占比接近 ７０％，说明熵产主要是在能量转换

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