本研究以中国境内岷江流域上的某抽蓄电站导水机构为研究对象，对活动导叶翼型头部进行改造，获得三种不同比率的V型进口边翼型活动导叶，根据相似理论设计并建立单流道泥沙磨损试验系统。以泥沙颗粒特性参数为自变量，利用计算流体力学对单流道试验台进行数值模拟，获得V型头部活动导叶内流场沙水流动特性和泥沙颗粒对活动导叶的泥沙磨损机理。V型结构下的头部泥沙颗粒速度明显升高，高速泥沙颗粒磨蚀壁面区域面积增大，速度冲击角减小，泥沙颗粒对导叶头部以大冲击角度碰撞的区域面积明显减少，有效降低导叶头部受到大动量泥沙颗粒的撞击次数，但是V型结构反而会增加导叶头部受小动量泥沙颗粒的撞击区域面积。在电站设计和建设过程中，应将导叶头部抗磨损性能纳入头部形状改进设计方法，以降低导叶头部受到泥沙磨损破坏的效果。
磨损试验结果表明，导叶头部受泥沙颗粒撞击磨损，磨损痕迹明显，呈现明显的“S”形凹坑，导叶表面呈现光滑的银灰色条状划痕。形变率Δ适度增加可减少泥沙颗粒的冲击角度，过度增加形变率Δ会使泥沙颗粒在导叶头部呈现富裕聚集现象，泥沙颗粒速度也会有所增加，加重泥沙颗粒对导叶头部的磨损。
目前，研究团队仅开展了部分导叶头部变形率与泥沙颗粒运动参数和磨损特性的关系，导叶头部的V型结构变化率数据较少，无法完整探索导叶头部从圆弧形向V型变化过程中的磨损机理。因此，在未来的研究中需要寻找出导叶头部形变率与磨损率、颗粒聚集程度和颗粒冲击速度间的数学关系，同时可利用导叶头部磨损变化趋势与V型结构的一致性探究导叶头部磨损率的变化。
庞嘉扬，中国农业大学博士，主要研究方向为水力机械固液两相流动及泥沙磨损，以主研人身份完成国家重点专项研发项目、国家自然科学基金区域创新发展联合基金项目和国家自然基金重点项目，在Renewable Energy、Physics of Fluids、Powder Technology、水力发电学报、排灌机械工程学报和动力工程学报等期刊累计发表55篇SCI/中文核心学术论文，其中，第一/通讯作者30篇。周凌九，中国农业大学教授、博士生导师，主要研究方向为水力机械空化流动计算、不稳定流动分析、流固耦合计算及水力机械振动分析。主持国家自然科学基金项目4项、“十一五”国家科技支撑计划子课题及北京市重点自然基金项目，合著学术专著《水力机械流激振荡及振动分析技术》。发表SCI、EI收录论文60余篇，提出混流式水轮机“负倾反C型”新转轮设计方法。曾获水利部大禹水利科学技术奖二等奖（排名第二）。
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