本文關(guān)鍵詞：帶匯管調(diào)壓室阻抗系數(shù)研究

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【摘要】：調(diào)壓室作為水電站壓力輸水系統(tǒng)的重要組成部分,多年來一直是眾多專家和設(shè)計(jì)單位研究的的重點(diǎn)。在調(diào)壓室的設(shè)計(jì)工作中,必須正確地選擇調(diào)壓室的尺寸和類型,并通過水力過渡過程計(jì)算加以校驗(yàn)。在水力過渡過程計(jì)算中,選擇調(diào)壓室的阻抗系數(shù)是整個(gè)計(jì)算過程的關(guān)鍵之一,如果不能準(zhǔn)確地選擇調(diào)壓室的阻抗系數(shù),輕則會(huì)影響水電站的安全運(yùn)行,重則會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)工程的失敗,造成不可彌補(bǔ)的損失。在通常的水力過渡過程計(jì)算中,阻抗系數(shù)的選擇往往通過查閱相關(guān)規(guī)范和計(jì)算手冊(cè),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值,但是對(duì)于一些結(jié)構(gòu)特殊的調(diào)壓室,例如帶匯管調(diào)壓室,常規(guī)的經(jīng)驗(yàn)取值方法往往存在著較大的誤差,因此有必要對(duì)這一類調(diào)壓室開展一些研究,如水工模型試驗(yàn)和CFD分析,以期獲得正確的阻抗系數(shù)值,從而保證水力過渡過程計(jì)算的正確性。針對(duì)西南某水電站的帶匯管調(diào)壓室,本文分別通過水工模型試驗(yàn)、PIV測試以及CFD分析,對(duì)其阻抗系數(shù)展開了研究,為其他具有類似結(jié)構(gòu)的調(diào)壓室阻抗系數(shù)的確定提供了一定的參考。本文主要工作及成果如下:(1)通過水工模型試驗(yàn),研究了流量比、阻抗孔面積和運(yùn)行機(jī)組數(shù)目對(duì)調(diào)壓室阻抗系數(shù)的影響。通過分析,發(fā)現(xiàn)帶匯管調(diào)壓室的阻抗系數(shù)不是一個(gè)定值,當(dāng)流量比增大或阻抗孔面積減小時(shí),其值均會(huì)增大,并且分流流態(tài)時(shí)的增幅大于合流流態(tài)。當(dāng)運(yùn)行機(jī)組數(shù)目改變時(shí),在分流流態(tài)下,雙機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)的阻抗系數(shù)比單機(jī)運(yùn)行時(shí)大;但在合流流態(tài)下,二者則相差無幾。同時(shí),將帶匯管調(diào)壓室的試驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)中簡單孔板阻抗式調(diào)壓室的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)兩者相差較大,說明對(duì)于帶匯管調(diào)壓室,其阻抗系數(shù)的確定是不能參考過往試驗(yàn)結(jié)果的。(2)運(yùn)用PIV方法,研究了帶匯管調(diào)壓室阻抗孔下方流場與阻抗系數(shù)的關(guān)系。結(jié)果表明:無論分流流態(tài)還是合流流態(tài),阻抗系數(shù)越大的工況,其流場的不規(guī)則程度也越大。在分流流態(tài)時(shí),水流流速沿y軸方向逐漸增大,而在合流流態(tài)時(shí),流速則沿x軸方向逐漸增大。此外還分析了在幾種特殊工況中,水流在調(diào)壓室中不同的流動(dòng)情形。(3)基于FLUENT軟件,對(duì)帶匯管調(diào)壓室的阻抗系數(shù)進(jìn)行了CFD分析。將CFD結(jié)果與水工模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)兩者的一致性較好,表明采用CFD方法開展調(diào)壓室阻抗系數(shù)的計(jì)算是可行的。
【關(guān)鍵詞】：帶匯管調(diào)壓室 阻抗孔 阻抗系數(shù) 水工模型試驗(yàn) 粒子圖像測速法 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV732.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 課題來源8
• 1.2 課題名稱8
• 1.3 課題研究的目的和意義8-9
• 1.4 調(diào)壓室阻抗系數(shù)的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.4.1 調(diào)壓室的基本類型9
• 1.4.2 調(diào)壓室阻抗系數(shù)的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容11-12
• 2 帶匯管調(diào)壓室的阻抗系數(shù)水工模型試驗(yàn)12-35
• 2.1 基本資料12-13
• 2.1.1 工程概況12
• 2.1.2 電站尾水特征水位及水頭12
• 2.1.3 機(jī)組參數(shù)12-13
• 2.1.4 尾水調(diào)壓室參數(shù)13
• 2.2 模型的設(shè)計(jì)與制作13-16
• 2.2.1 模型比尺13-14
• 2.2.2 模型的制作14-16
• 2.2.3 引用流量的選擇16
• 2.3 試驗(yàn)方案16-26
• 2.3.1 試驗(yàn)布置16-18
• 2.3.2 阻抗系數(shù)的定義18-19
• 2.3.3 流量比的定義19
• 2.3.4 試驗(yàn)工況19-21
• 2.3.5 試驗(yàn)相關(guān)設(shè)備及測量儀器技術(shù)參數(shù)21-25
• 2.3.6 試驗(yàn)步驟25-26
• 2.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析26-34
• 2.4.1 分流流態(tài)時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果與分析26-30
• 2.4.2 合流流態(tài)時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果與分析30-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 3 帶匯管調(diào)壓室阻抗孔下方流場的PIV測試35-59
• 3.1 PIV技術(shù)介紹35-48
• 3.1.1 PIV基本工作原理35-36
• 3.1.2 PIV系統(tǒng)主要部件參數(shù)36-38
• 3.1.3 Cam Ware和Synchronizer Control軟件介紹38-39
• 3.1.4 PIV view軟件簡介39-45
• 3.1.5 Tecplot軟件簡介45-48
• 3.2 測試方案48-49
• 3.2.1 視場平面設(shè)置及測試工況48
• 3.2.2 測試步驟48-49
• 3.3 測試結(jié)果與分析49-58
• 3.3.1 分流流態(tài)時(shí)的測試結(jié)果與分析49-54
• 3.3.2 合流流態(tài)時(shí)的測試結(jié)果與分析54-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 4 帶匯管調(diào)壓室的阻抗系數(shù)的CFD分析59-66
• 4.1 計(jì)算流體力學(xué)理論59-61
• 4.1.1 FLUENT軟件介紹59-60
• 4.1.2 控制方程簡介60
• 4.1.3 求解方法簡介60-61
• 4.2 調(diào)壓室的三維建模與網(wǎng)格劃分61-62
• 4.3 CFD計(jì)算及結(jié)果分析62-65
• 4.3.1 工況一CFD計(jì)算和結(jié)果分析62-63
• 4.3.2 工況五CFD計(jì)算和結(jié)果分析63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 5 結(jié)論與展望66-67
• 5.1 結(jié)論66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-69
• 附件 帶匯管調(diào)壓室物理模型設(shè)計(jì)圖69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果73-74
• 致謝74-75

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