本文關(guān)鍵詞：水泵水輪機(jī)泵工況駝峰特性流動機(jī)理數(shù)值研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前,為緩解電力系統(tǒng)的峰谷差,我國大力發(fā)展抽水蓄能電站,機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性日益受到重視,而水泵水輪機(jī)泵工況的揚(yáng)程特性曲線一般會出現(xiàn)駝峰區(qū),對機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性造成不利影響,因此有必要對泵工況的駝峰特性進(jìn)行深入研究。結(jié)合模型試驗,本文采用數(shù)值模擬方法對水泵水輪機(jī)產(chǎn)生駝峰區(qū)的水動力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了深入探索。首先采用SST湍流模型,對泵工況在三個導(dǎo)葉開度下進(jìn)行了定常數(shù)值模擬,預(yù)測其揚(yáng)程、效率和功率的水力特性曲線,并與模型試驗進(jìn)行了對比分析,進(jìn)而對各部件的能量損失以及內(nèi)部流動特性進(jìn)行探討。發(fā)現(xiàn)在三個導(dǎo)葉開度下,各個部件的能量損失隨流量的變化規(guī)律類似,內(nèi)部流動特性隨流量的變化規(guī)律也類似,單位流體輸入的總能隨流量的減小不斷增大。同時在最優(yōu)開度下對泵工況進(jìn)行了空化定常計算,對水力損失的產(chǎn)生做了簡單的空化原因分析,發(fā)現(xiàn)對研究的模型水泵水輪機(jī),在最優(yōu)開度線的工況點不會出現(xiàn)明顯的空化現(xiàn)象,其引起的流動損失也很小,此開度下駝峰區(qū)產(chǎn)生水力損失的主因不是空化。其后,對最優(yōu)開度下駝峰區(qū)的五個不同流量工況進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬,并與定常及模型試驗進(jìn)行對比分析,發(fā)現(xiàn)其外特性參數(shù)結(jié)果比定常計算更接近模型試驗值,同時結(jié)合能量損失與整體流道的壓力脈動特性,對內(nèi)部流動特性進(jìn)行詳細(xì)分析,發(fā)現(xiàn)較復(fù)雜的內(nèi)部流動往往伴隨著較大的能量損失、較高的脈動幅值以及較豐富的低頻區(qū)段。隨著流量的減小,尾水管、轉(zhuǎn)輪以及活動導(dǎo)葉流域的水力能量損失顯著增加,轉(zhuǎn)輪入口出現(xiàn)明顯的回流并一直延伸到上游的尾水管內(nèi),嚴(yán)重的螺旋回流甚至?xí)由斓狡鋸澲夤懿课?轉(zhuǎn)輪葉道間出現(xiàn)渦流,活動導(dǎo)葉域也會出現(xiàn)較多的漩渦流。從駝峰區(qū)最高點到最低點,整體流道內(nèi)的流動逐漸惡化,轉(zhuǎn)輪進(jìn)口及出口處的回流強(qiáng)度及回流區(qū)域也不斷增加,其進(jìn)口處的回流甚至延伸到了尾水管內(nèi),雙列葉柵內(nèi)渦流的強(qiáng)度及渦流產(chǎn)生的區(qū)域也不斷增加,這些都造成尾水管、轉(zhuǎn)輪以及活動導(dǎo)葉的能量損失不斷增大,在駝峰區(qū),增加的輸入總能并不能彌補(bǔ)大量增加的能量損失,從而揚(yáng)程下降,形成駝峰區(qū)。此外,隨著流量的減小,流道內(nèi)各記錄點的峰峰值不斷增加,低頻也越來越明顯。這些都與駝峰區(qū)的產(chǎn)生息息相關(guān)。低頻的產(chǎn)生與渦流的消失和重新生成、增強(qiáng)和減弱以及壓力脈動在整個流道的傳播有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】：模型水泵水輪機(jī) 駝峰特性 水動力特性 壓力脈動 螺旋回流
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK730.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 主要符號對照表8-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 選題背景及意義10-12
• 1.1.1 我國建設(shè)抽水蓄能電站的必要性10
• 1.1.2 我國抽水蓄能電站的建設(shè)現(xiàn)狀及前景展望10-11
• 1.1.3 可逆式水泵水輪機(jī)泵工況駝峰區(qū)流動特性的研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外水泵水輪機(jī)泵工況駝峰特性的研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 國內(nèi)水泵水輪機(jī)泵工況駝峰特性的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 模型水泵水輪機(jī)及試驗結(jié)果分析16-27
• 2.1 計算模型建立16-22
• 2.1.1 模型水泵水輪機(jī)幾何模型建立16-17
• 2.1.2 網(wǎng)格無關(guān)性檢查17-22
• 2.2 模型試驗結(jié)果分析22-26
• 2.2.1 泵工況外特性試驗結(jié)果分析22-25
• 2.2.2 水泵水輪機(jī)泵工況壓力脈動試驗結(jié)果分析25
• 2.2.3 水泵水輪機(jī)泵工況空化試驗結(jié)果分析25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第3章 泵工況能量損失的定常計算分析27-54
• 3.1 數(shù)值計算設(shè)置27
• 3.2 水力性能參數(shù)分析27-34
• 3.2.1 數(shù)值計算與模型試驗結(jié)果比較27-31
• 3.2.2 不同導(dǎo)葉開度的水力損失分析31-34
• 3.3 不同導(dǎo)葉開度的三維流動特性分析34-49
• 3.3.1 尾水管的內(nèi)部流動特性34-38
• 3.3.2 轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動特性38-43
• 3.3.3 雙列葉柵內(nèi)部流動特性43-47
• 3.3.4 蝸殼內(nèi)部流動特性47-49
• 3.4 水力損失的空化原因分析49-52
• 3.5 本章小結(jié)52-54
• 第4章 駝峰區(qū)水動力特性非定常結(jié)果分析54-79
• 4.1 非定常計算設(shè)置54-55
• 4.1.1 非定常計算相關(guān)設(shè)置54
• 4.1.2 壓力測點布置54-55
• 4.2 非定常計算的水力性能結(jié)果分析55-57
• 4.3 整體流道內(nèi)的水動力特性分析57-76
• 4.3.1 非定常計算與模型試驗比較分析57-58
• 4.3.2 最優(yōu)工況點A27Q408壓力脈動及內(nèi)部流動特性分析58-62
• 4.3.3 駝峰最高點A27Q348壓力脈動及內(nèi)部流動特性分析62-66
• 4.3.4 駝峰最低點A27Q282壓力脈動及內(nèi)部流動特性分析66-70
• 4.3.5 小流量點A27Q190壓力脈動及內(nèi)部流動特性分析70-76
• 4.4 產(chǎn)生駝峰特區(qū)的水動力學(xué)特性分析76-77
• 4.5 本章小結(jié)77-79
• 第5章 結(jié)論79-81
• 5.1 本文主要結(jié)論79-80
• 5.2 工作展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 致謝84-86
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果86

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