【摘要】：水力過渡過程在水電站運(yùn)行中頻繁發(fā)生,其間伴隨發(fā)生的水擊現(xiàn)象以及管道、調(diào)壓室、水力機(jī)組的動(dòng)態(tài)變化使水力系統(tǒng)處于較為復(fù)雜的不穩(wěn)定狀態(tài)。過渡過程直接關(guān)系到水電站的安全性和電力生產(chǎn)的質(zhì)量。水電站面對較大幅度的負(fù)荷變化時(shí)進(jìn)入大波動(dòng)過渡過程,期間機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的幅值和管道所承受水擊壓力變化的幅值是研究關(guān)注的重點(diǎn),也是衡量電站安全性的主要控制參數(shù),兩者在電站運(yùn)行的不利情形下通常呈現(xiàn)出矛盾;電站面對較小幅度的負(fù)荷變化時(shí)進(jìn)入小波動(dòng)過渡過程,該過程在電站常規(guī)運(yùn)行中出現(xiàn)頻率高,小波動(dòng)過渡過程的品質(zhì)直接影響電站輸出的電能質(zhì)量。過渡過程仿真計(jì)算能夠全面體現(xiàn)大、小波動(dòng)過渡過程中電站各過水部件和機(jī)械部件的動(dòng)態(tài)變化,從而直觀反映電站的安全性,并能夠通過仿真試驗(yàn)的方式為電站優(yōu)化控制策略。本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上,研究了有壓管道的瞬變流計(jì)算方法,建立了有壓管道、阻抗式調(diào)壓室、混流式水力機(jī)組的數(shù)學(xué)模型,通過編制計(jì)算機(jī)程序?qū)⒏髂Ｐ徒y(tǒng)一為封閉系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)仿真計(jì)算。結(jié)合某引水式電站工程實(shí)例,仿真驗(yàn)證了該電站大、小波動(dòng)過渡過程的安全性和穩(wěn)定性,為該電站提出了優(yōu)化的控制策略。
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV737
【圖文】：

2 水力過渡過程計(jì)算的基本原理2 水力過渡過程計(jì)算的基本原理機(jī)在開機(jī)、停機(jī)、增負(fù)荷、減負(fù)荷、調(diào)相等運(yùn)行工況發(fā)生改變時(shí)，就程。其中水擊現(xiàn)象可能產(chǎn)生較大的壓力波動(dòng)，影響系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)是電站過渡過程計(jì)算研究的核心。擊的基本概念擊的傳播和反射閉管道中由于流量或流速的變化而引起的管道壓力升降，稱為水擊都是剛性的條件下，則稱為剛性水擊；在考慮水體和管壁彈性的條擊[37]。

數(shù)值解法可以對整個(gè)引水管路系統(tǒng)和包括調(diào)速器在內(nèi)的機(jī)械系利用計(jì)算機(jī)容量大、計(jì)算速度快以及計(jì)算精度高的有點(diǎn)，能夠準(zhǔn)行求解計(jì)算，不僅降低了計(jì)算工作量，還保證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確模型物理意義清晰、建立方便快捷，適用于復(fù)雜的管路系統(tǒng)。目法中特征線法應(yīng)用最為廣泛，本文將采用此種方法進(jìn)行研究計(jì)算線法原理擊的基本方程有：運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)方程，這是兩個(gè)偏微分方程，特征線法就是將偏微分方程轉(zhuǎn)化為常微分方程進(jìn)行求解計(jì)算。下介紹。方程-2 所示，在有壓管道的水體中取一控制體，其截面積為 A，厚度運(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律 F ma，即作用在控制體上的合力等的乘積，可得：

dt t x為移動(dòng)控制體的全導(dǎo)數(shù)。圖2-3 連續(xù)方程物理量示意圖Fig 2-3 Schematic diagram of physical quantity of continuity equation式（2.11）中，對于xU 有：1 x xdUx dt（2.12）將式（2.12）代入式（2.11），整理可得： 0 AV Ax t（2.13）式（2.13）就是在分析水擊問題時(shí)經(jīng)常用到的連續(xù)方程的一般形式，表示一元不穩(wěn)定流動(dòng)。根據(jù) 和 A 的全導(dǎo)數(shù)形式 xtV ， x tA VA V ，可得：0 xAVA（2.14）式中： 表示水體的彈性；AA表示管道材料彈性；xV 表示任意時(shí)刻下，控制體內(nèi)進(jìn)入和流出量之差。若軸向變形忽略不計(jì)，可得：21 22/ 4 2 T T TA DDA D E（2.15）

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