本文關(guān)鍵詞：水電站壓力管道系統(tǒng)時(shí)間變態(tài)水擊模型試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有壓引水系統(tǒng)是水電站的重要組成部分,隨著電網(wǎng)負(fù)荷的不斷變化,機(jī)組的負(fù)荷隨之改變,則導(dǎo)葉的開(kāi)度需要做出相應(yīng)的調(diào)整以適應(yīng)機(jī)組負(fù)荷的變化。此時(shí)引水系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)恒定流狀態(tài)→非恒定流狀態(tài)→恒定流狀態(tài)的過(guò)渡現(xiàn)象,我們稱之為水電站的水力過(guò)渡過(guò)程。在這個(gè)過(guò)渡過(guò)程中,機(jī)組引用流量的快速變化使引水系統(tǒng)中的壓力交替升降,我們稱之為水擊。水擊現(xiàn)象不可避免,過(guò)大的水擊壓力可能使壓力鋼管產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)、變形甚至爆裂,為減小水擊對(duì)水電站引水系統(tǒng)的影響,通常在引水系統(tǒng)中布置調(diào)壓室以破壞引水系統(tǒng)的封閉性。水擊和調(diào)壓室的質(zhì)量波動(dòng)直接關(guān)系到水電站的安全運(yùn)行,一直是水電站研究中最受關(guān)注的問(wèn)題。本文采用理論分析法、模型試驗(yàn)以及數(shù)值模擬的手段對(duì)劉家峽水電站擴(kuò)機(jī)工程的水擊和調(diào)壓室涌浪問(wèn)題進(jìn)行了研究。首先,在對(duì)水擊歷史背景簡(jiǎn)要回顧的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹了水電站過(guò)渡過(guò)程的基礎(chǔ)理論、計(jì)算方法以及模型試驗(yàn)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。然后,對(duì)傳統(tǒng)的水擊物理模型中會(huì)出現(xiàn)水擊波速不相似的問(wèn)題進(jìn)行了討論。為解決這個(gè)問(wèn)題,介紹了基于時(shí)間比尺變態(tài)的水擊物理模型的設(shè)計(jì)方法,并從理論上證明了該方法的可行性。接著從水擊和調(diào)壓室的基本方程著手,推導(dǎo)了物理模型的相似律,制作了幾何比尺正態(tài),時(shí)間比尺變態(tài)的有壓管道系統(tǒng)物理模型,并進(jìn)行了恒定流試驗(yàn)和非恒定流試驗(yàn)。模型試驗(yàn)中對(duì)單機(jī)發(fā)電、雙機(jī)發(fā)電、突然增荷以及突然丟荷等控制工況進(jìn)行了研究,確定了管道系統(tǒng)的沿程水頭分布情況、調(diào)壓室的最高和最低涌浪高程、調(diào)壓室水位的波動(dòng)過(guò)程以及壓力管道入口處壓力的波動(dòng)過(guò)程。最后,建立了水擊與調(diào)壓室聯(lián)合運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型。特征線法因其物理概念清晰、易于使用以及精度較高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用,故文中基于特征線法,借助Matlab編程模擬了有壓管道系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程,重點(diǎn)對(duì)調(diào)壓室的最高和最低涌浪高程、調(diào)壓室水位的波動(dòng)過(guò)程、壓力管道入口及出口的壓力波動(dòng)過(guò)程都進(jìn)行了研究。數(shù)模計(jì)算結(jié)果與物模實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好,表明時(shí)間變態(tài)設(shè)計(jì)法用于較大比尺正態(tài)的水擊物理模型是可行的。該方法極大地方便水擊物理模型的設(shè)計(jì)與制作,建議采用該方法來(lái)設(shè)計(jì)較大比尺的正態(tài)水擊物理模型。另外,鑒于機(jī)組丟荷時(shí)壓力管道末端水擊壓力過(guò)大,對(duì)導(dǎo)葉的啟閉規(guī)律做了初步優(yōu)化,在保持調(diào)壓室最高涌浪高程基本不變的情況下,使水擊壓力上升值降到了合理范圍。
【關(guān)鍵詞】：有壓管道 水擊 調(diào)壓室涌浪 時(shí)間變態(tài) 模型試驗(yàn) 特征線法
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV134.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 前言10-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 水擊的起源14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3 研究方法20-22
• 1.3.1 理論分析21
• 1.3.2 物理模型試驗(yàn)21
• 1.3.3 數(shù)值模擬21-22
• 1.4 本文的主要內(nèi)容22-23
• 第二章 物理模型試驗(yàn)23-49
• 2.1 概述23
• 2.2 工程背景23-24
• 2.3 基本資料24-25
• 2.3.1 庫(kù)水位及尾水位24-25
• 2.3.2 各洞段糙率（參考值）25
• 2.3.3 導(dǎo)葉啟閉規(guī)律25
• 2.4 模型的設(shè)計(jì)25-31
• 2.4.1 模型相似律25-28
• 2.4.2 幾何比尺的選取28-29
• 2.4.3 水擊相關(guān)比尺的選取29-31
• 2.5 模型的制作31-32
• 2.6 模型的布置32-34
• 2.7 模型的量測(cè)34-36
• 2.8 模型試驗(yàn)36-38
• 2.9 模型試驗(yàn)成果38-49
• 2.9.1 恒定流試驗(yàn)成果38-44
• 2.9.2 糙率及阻抗系數(shù)44-45
• 2.9.3 非恒定流試驗(yàn)成果45-49
• 第三章 水擊49-59
• 3.1 基本方程49-54
• 3.1.1 運(yùn)動(dòng)方程49-50
• 3.1.2 連續(xù)方程50-54
• 3.2 水擊計(jì)算的解析法54-57
• 3.2.1 簡(jiǎn)單管的水擊計(jì)算54-56
• 3.2.2 串聯(lián)管的水擊計(jì)算56-57
• 3.2.3 分岔管的水擊計(jì)算57
• 3.2.4 蝸殼的水擊計(jì)算57
• 3.3 存在的問(wèn)題57-59
• 第四章 調(diào)壓室的涌浪59-65
• 4.1 基本方程59-60
• 4.1.1 運(yùn)動(dòng)方程59-60
• 4.1.2 連續(xù)方程60
• 4.2 調(diào)壓室涌浪計(jì)算的解析法60-63
• 4.2.1 最高涌浪水位60-62
• 4.2.2 最低涌浪水位62-63
• 4.3 計(jì)算結(jié)果63
• 4.4 存在的問(wèn)題63-65
• 第五章 水擊和調(diào)壓室涌浪聯(lián)合運(yùn)行數(shù)學(xué)模型65-81
• 5.1 控制方程65
• 5.2 方程的離散65-69
• 5.2.1 特征線方程65-67
• 5.2.2 差分方程及網(wǎng)格劃分67-69
• 5.3 邊界條件分析69-72
• 5.3.1 水庫(kù)端69
• 5.3.2 閥門端69-70
• 5.3.3 分岔管及串聯(lián)管70
• 5.3.4 調(diào)壓室70-72
• 5.4 時(shí)間步長(zhǎng)72
• 5.5 程序設(shè)計(jì)72-73
• 5.6 計(jì)算結(jié)果73-76
• 5.7 結(jié)果分析76-77
• 5.7.1 調(diào)壓室涌浪分析76
• 5.7.2 壓力分析76-77
• 5.8 誤差分析77-78
• 5.9 啟閉規(guī)律優(yōu)化78-81
• 第六章 成果與展望81-83
• 6.1 成果81-82
• 6.2 展望82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 附錄88-91
• 在學(xué)期間發(fā)表的論著及取得的科研成果91

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

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本文編號(hào)：354907