【摘要】：隨著社會的發(fā)展,人們對于電力需求的不斷增大,為了能夠更加高效合理的利用清潔能源,兼具發(fā)電和蓄能作用的水泵水輪機起到了十分重要的作用,其在變換工況過程中出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象,將嚴重影響機組的穩(wěn)定性。本課題以模型水泵水輪機為研究對象,采用CFD技術針對泵工況導葉開啟過程進行瞬態(tài)數(shù)值模擬研究,從流道內(nèi)部產(chǎn)生壓力脈動入手,對泵工況進行導葉固定開度和導葉運動的瞬態(tài)數(shù)值模擬,分析整機內(nèi)部壓力、流線和旋渦的分布與壓力脈動可能存在的聯(lián)系。具體研究內(nèi)容如下:(1)根據(jù)模型試驗活動導葉的開度值,選取13mm、19mm和25mm三個導葉開度進行非定常數(shù)值計算,分析隨著導葉開度的改變流道內(nèi)部流體流態(tài)和旋渦結構的變化規(guī)律,隨后結合機體內(nèi)部流態(tài),通過FFT方法分析不同開度下的壓力脈動成分及特性。(2)采用動網(wǎng)格方法,對活動導葉從9mm開度運動到26mm開度,進行了非定常數(shù)值模擬,得到導葉運動過程的流場,通過與導葉固定開度三個工況的對比,分析由導葉運動產(chǎn)生的內(nèi)部壓力,流線和旋渦結構的差異,隨后結合流場的分析,通過FFT和STFT方法研究導葉運動對壓力脈動特性的影響。(3)對導葉不同運動規(guī)律的流場進行數(shù)值模擬,在三種不同的角速度下,分析活動導葉運動速度的變化對內(nèi)部流場和壓力脈動特性的影響;分段運動和勻加速運動與勻速運動,分析導葉不同運動方式內(nèi)部流場流態(tài)和壓力脈動的差異;通過對不同位置壓力脈動幅值的分析,研究泵工況中壓力脈動的傳播特性。研究結果表明,導葉在小開度位置內(nèi)部流動復雜,具有明顯的旋渦結構和流動堵塞現(xiàn)象,壓力脈動主要頻率來自于轉輪葉片的通過頻率及其諧波頻率,及不穩(wěn)定流動產(chǎn)生的頻率。導葉在小開度范圍運動時流動更加復雜,也加強了低頻(3倍頻以下)成分的壓力脈動幅值,相對于活動導葉靜止狀態(tài)下的計算,其峰峰值更大。導葉運動速度越快,流動越復雜,低頻脈動幅值越高成分越少;分段運動相比于線性運動和勻加速運動各主頻壓力脈動幅值較低,流動更加穩(wěn)定;泵工況中無葉區(qū)壓力脈動受到轉輪轉動的影響主要向下游傳播。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK730
【圖文】：

21.3%的發(fā)電量來源于可再生能源（包括太陽能、水力、風力、生物質(zhì)能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能等），這其中絕大部分發(fā)電來源于水力發(fā)電。面臨全球氣候變暖，各國加大了對水力發(fā)電投入的力度，目前有 165 個國家已明確將繼續(xù)發(fā)展水電[3]。如圖 1-1 所示為 1973 年和 2011 年全球各個地區(qū)水力發(fā)電量，全球水力發(fā)電量四十年內(nèi)增長了 3 倍。

水泵水輪機全流道計算域模型

1）蝸殼區(qū)域網(wǎng)格蝸殼部分采用全結構化網(wǎng)格，在水泵水輪機泵工況中，蝸殼為出流，其幾何尺寸大，主要是對來自雙列葉柵最的流體進行整流，并不是流主要的位置，最終確定蝸殼網(wǎng)格數(shù)量為 40 萬，網(wǎng)格圖 2-2 所示：

【引證文獻】

相關會議論文 前1條

1 楊一行;胡亞益;;關于我國發(fā)展抽水蓄能電站的思考[A];抽水蓄能電站工程建設文集2012[C];2012年

本文編號：2765452