近年來,隨著新能源的開發(fā),核能、風(fēng)能、太陽能逐漸并入電網(wǎng)中。由于很多新能源并不能持續(xù)穩(wěn)定提供能量,電網(wǎng)的穩(wěn)定性迎來很大挑戰(zhàn)。在這種情況下,抽水蓄能機(jī)組削峰填谷的作用更加日益凸顯。而水泵水輪機(jī)泵工況駝峰特性嚴(yán)重的威脅了運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。本文借助數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)手段,探究轉(zhuǎn)輪出口幾何參數(shù)對駝峰裕度及駝峰區(qū)壓力脈動的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:（1）考慮到實(shí)際流動的三維特性,本文提出不同轉(zhuǎn)輪出口邊安放角和半徑展向分布的方案。選用SST模型對各方案泵工況外特性進(jìn)行定常數(shù)值模擬,以探究不同方案對駝峰裕度的影響。研究結(jié)果表明:下環(huán)處轉(zhuǎn)輪出口角較大方案、及下環(huán)處轉(zhuǎn)輪半徑較大方案能明顯增加駝峰裕度。這一方面由于降低轉(zhuǎn)輪出口平均絕對液流角,進(jìn)而增加的歐拉揚(yáng)程所致;另一方面由于改變駝峰區(qū)水力損失分布,其中水力損失與無葉區(qū)及雙列葉柵區(qū)域漩渦強(qiáng)度呈正相關(guān)。（2）針對出對駝峰裕度有明顯提升的方案,選取大渦模擬對各方案駝峰區(qū)波谷工況點(diǎn)進(jìn)行非定常數(shù)值模擬用于探究轉(zhuǎn)輪出口幾何參數(shù)對駝峰區(qū)壓力脈動的影響。數(shù)值計算結(jié)果表明:流域中最大壓力脈動位于固定導(dǎo)葉流域且沿周向逆時針傳播,其中頻率為0.2fn特征低頻起到主導(dǎo)作用... 

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的來源、背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 駝峰區(qū)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 幾何優(yōu)化改型研究現(xiàn)狀
        1.2.3 研究現(xiàn)狀綜述
    1.3 主要研究內(nèi)容及方案
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 研究方案
第2章 駝峰區(qū)幾何參數(shù)分布方案及數(shù)值模擬策略研究
    2.1 引言
    2.2 水泵水輪機(jī)參數(shù)介紹
        2.2.1 水泵水輪機(jī)原型參數(shù)
        2.2.2 水泵水輪機(jī)模型裝置介紹
    2.3 轉(zhuǎn)輪出口幾何參數(shù)分布方案研究
        2.3.1 轉(zhuǎn)輪出口幾何參數(shù)分布方案理論分析
        2.3.2 轉(zhuǎn)輪出口幾何參數(shù)分布方案方案設(shè)計
    2.4 模型建立與網(wǎng)格劃分
        2.4.1 幾何模型的建立
        2.4.2 結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分
    2.5 數(shù)值模擬策略及可靠性驗(yàn)證
        2.5.1 邊界條件的確定
        2.5.2 湍流模型的選取
        2.5.3 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
        2.5.4 數(shù)值模擬準(zhǔn)確性驗(yàn)證
    2.6 本章小結(jié)
第3章 轉(zhuǎn)輪出口幾何參數(shù)對駝峰特性影響分析
    3.1 引言
    3.2 幾何參數(shù)分布方案對外特性影響
    3.3 幾何參數(shù)分布方案對歐拉揚(yáng)程影響
        3.3.1 出口展向及流線方向絕對出流角分布
        3.3.2 出口周向絕對出流角分布
    3.4 幾何參數(shù)分布方案對流態(tài)損失分析
        3.4.1 總損失及過流部件損失量化分析
        3.4.2 過流部件流態(tài)損失分析
    3.5 幾何參數(shù)分布方案對載荷分布影響分析
        3.5.1 吸力面及壓力面載荷分布分析
        3.5.2 流面載荷分布分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 駝峰區(qū)壓力脈動模擬策略及傳播規(guī)律
    4.1 引言
    4.2 非定常數(shù)值模擬策略研究
        4.2.1 非定常數(shù)值模擬計算條件設(shè)置
        4.2.2 壓力脈動監(jiān)測點(diǎn)及流量監(jiān)測面設(shè)置
    4.3 壓力脈動傳播規(guī)律研究
    4.4 幾何參數(shù)分布方案對沿流線測點(diǎn)壓力脈動特性影響分析
    4.5 幾何參數(shù)分布方案對壓力脈動分布影響
    4.6 本章小結(jié)
第五章 駝峰區(qū)低頻壓力脈動產(chǎn)生及影響分析
    5.1 引言
    5.2 低頻壓力脈動來源分析
    5.3 幾何參數(shù)分布方案對低頻壓力脈動影響
        5.3.1 幾何參數(shù)分布方案對轉(zhuǎn)輪出口流量分布影響研究
        5.3.2 幾何參數(shù)分布方案對轉(zhuǎn)輪出口攻角分布影響研究
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大型離心泵駝峰不穩(wěn)定特性改善技術(shù)研究[J]. 王向志,張廣,吳喜東,楊振彪.  大電機(jī)技術(shù). 2020(02)
[2]離心泵葉輪斜切對出口回流及駝峰特性的影響[J]. 曹睿,袁壽其,司喬瑞,崔強(qiáng)磊,盛國臣.  排灌機(jī)械工程學(xué)報. 2018(12)
[3]水泵水輪機(jī)不同導(dǎo)葉開口的駝峰特性[J]. 李德友,宮汝志,王洪杰,魏顯著,劉占生,覃大清.  排灌機(jī)械工程學(xué)報. 2016(01)
[4]水泵水輪機(jī)泵工況駝峰特性形成機(jī)理瞬態(tài)數(shù)值研究[J]. 肖若富,陶然,劉偉超.  計算力學(xué)學(xué)報. 2014(06)
[5]可逆式水泵水輪機(jī)泵工況的駝峰特性[J]. 陶然,肖若富,楊魏,劉偉超.  排灌機(jī)械工程學(xué)報. 2014(11)
[6]離心泵葉片出口邊傾斜角對壓力脈動的影響[J]. 江偉,李國君,張新盛.  排灌機(jī)械工程學(xué)報. 2013(05)
[7]水泵水輪機(jī)泵工況的壓力脈動特性[J]. 王樂勤,劉迎圓,劉萬江,覃大清,焦磊.  排灌機(jī)械工程學(xué)報. 2013(01)
[8]葉片進(jìn)口安放角對液力透平性能的影響[J]. 楊孫圣,孔繁余,陳浩,宿向輝.  中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(01)
[9]根據(jù)隨機(jī)不確定度對表征壓力脈動程度的特征參數(shù)的比較[J]. 趙越,覃大清,劉文杰,徐用良,許建新.  大電機(jī)技術(shù). 2012(01)
[10]葉片包角對可逆式泵性能影響的數(shù)值研究[J]. 楊孫圣,孔繁余,陳斌.  流體機(jī)械. 2011(06)

博士論文
[1]水泵水輪機(jī)駝峰區(qū)流動機(jī)理及瞬態(tài)特性研究[D]. 李德友.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號：3685662