在水泵水輪機泵工況停機過程中,當(dāng)活動導(dǎo)葉開度小于20%最大開度時,導(dǎo)水機構(gòu)會出現(xiàn)異常振動和噪音。為了避免這種不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生,本文對水泵水輪機泵工況停機過程導(dǎo)葉小開度區(qū)流動進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了振動產(chǎn)生的水力學(xué)根源,驗證了停機提前掉電是避免流動不穩(wěn)定的有效措施。由于本文主要研究對象是活動導(dǎo)葉域的內(nèi)部流動規(guī)律,導(dǎo)葉域的流動具有較強的周期性,故本文采用二維單周期模型進(jìn)行計算。模擬過程中以電站過渡過程的計算結(jié)果作為數(shù)值模擬的邊界條件,采用RNG k-ε雙方程湍流模型進(jìn)行求解,控制方程使用有限體積法進(jìn)行離散,停機過程中活動導(dǎo)葉的關(guān)閉采用動網(wǎng)格技術(shù)實現(xiàn)。計算結(jié)果表明,在水泵水輪機停機過程中采用提前掉電,可以有效控制導(dǎo)葉內(nèi)部流態(tài),增強流動穩(wěn)定性,明顯降低了振動和異音產(chǎn)生的可能性。進(jìn)一步分析表明,導(dǎo)葉域內(nèi)部流動穩(wěn)定性與斷電開度大小成正相關(guān),考慮到實際電站運行中的可操作性,本文推薦3°～6°為斷電開度。

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【部分圖文】：

圖1 天荒坪抽水蓄能電站水泵水輪機幾何模型

本文對天荒坪抽水蓄能電站機組真機泵工況關(guān)機過程進(jìn)行模擬，天荒坪機組轉(zhuǎn)輪直徑1D=4.03m，轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)Z1=9，額定轉(zhuǎn)速nr=500r/min；活動導(dǎo)葉Z0=26，導(dǎo)葉高度0bb0=262mm；固定導(dǎo)葉數(shù)與活動導(dǎo)葉數(shù)一致。幾何模型如圖1所示。本文重點研究活動導(dǎo)葉的內(nèi)部流動，....

圖2 計算域示意圖

本文重點研究活動導(dǎo)葉的內(nèi)部流動，雖然在導(dǎo)葉關(guān)閉的非穩(wěn)態(tài)過程中，導(dǎo)葉域流動存在明顯三維特征，但活動導(dǎo)葉域流動仍具有較強的二維、周期性特征，采用二維單周期計算可以反映導(dǎo)葉域的流動變化趨勢，所以本文假設(shè)不同導(dǎo)葉間流動相似，沿導(dǎo)葉高度方向流動相同，并忽略轉(zhuǎn)輪葉片對活動導(dǎo)葉域流動的影響，建....

圖3 動網(wǎng)格變形示意圖

由于在動態(tài)過程的模擬中使用動網(wǎng)格技術(shù)，活動導(dǎo)葉域的網(wǎng)格會發(fā)生變形。因此，為了保證網(wǎng)格的質(zhì)量，本文采用三角形網(wǎng)格，變形前后網(wǎng)格如圖3所示。1.5邊界條件

圖4 邊界條件示意圖

在泵工況，水流從活動導(dǎo)葉流向固定導(dǎo)葉，邊界條件示意圖如圖4所示。抽水過程中流體由活動導(dǎo)葉流向固定導(dǎo)葉，因此，在活動導(dǎo)葉側(cè)邊界上給定速度進(jìn)口，假設(shè)轉(zhuǎn)輪進(jìn)口處速度矩大小為0，那么根據(jù)流體機械基本方程，轉(zhuǎn)輪出口處，即計算域進(jìn)口處的切向速度分量隨時間的變化為：

本文編號：4032876