發(fā)布時(shí)間：2017-09-21 10:15

  本文關(guān)鍵詞：水泵水輪機(jī)多工況條件下壓力脈動(dòng)研究

  更多相關(guān)文章： 水泵水輪機(jī) 無葉區(qū) 壓力脈動(dòng) CFD 特征線法

【摘要】：當(dāng)前,我國電力系統(tǒng)正向大機(jī)組、大電網(wǎng)的方向發(fā)展,為了保障電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,就必須提高整個(gè)電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力,同時(shí),電網(wǎng)中也需要有相當(dāng)比例的儲(chǔ)能設(shè)備來改善各種類型電站運(yùn)行條件或者提高其供電質(zhì)量。在此背景下,抽水蓄能電站技術(shù)作為目前世界上最為成熟的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)被廣泛應(yīng)用。目前,我國已經(jīng)成為抽水蓄能工程建設(shè)最為迅速的國家。抽水蓄能電站的核心設(shè)備——水泵水輪機(jī)目前正朝著高水頭、大容量方向發(fā)展,其穩(wěn)定性問題一直為研究者所重視。由于水泵水輪機(jī)在設(shè)計(jì)過程中,相比傳統(tǒng)的泵或者水輪機(jī),需要兼顧兩者的性能,其穩(wěn)定性問題就更為突出。本文針對(duì)某型高水頭水泵水輪機(jī)在多個(gè)代表性工況下的壓力脈動(dòng)問題,采用數(shù)值計(jì)算和模型機(jī)試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行了研究。本文所做的主要工作如下：(1)建立水泵水輪機(jī)模型機(jī)的全三維模型,對(duì)其水輪機(jī)工況和水泵工況下的多個(gè)工況點(diǎn)進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)計(jì)算,提取壓力脈動(dòng)值,并通過和模型機(jī)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了計(jì)算方案的可靠性。(2)在水泵水輪機(jī)模型機(jī)的無葉區(qū)和導(dǎo)葉區(qū)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn),針對(duì)水輪機(jī)工況不同開度條件下的壓力脈動(dòng)進(jìn)行分析。包括了無葉區(qū)壓力脈動(dòng)沿圓周方向的變化,壓力脈動(dòng)沿導(dǎo)葉流道的發(fā)展變化,不同導(dǎo)葉條件下脈動(dòng)特性的對(duì)比等等。進(jìn)一步地,對(duì)不同開度下非穩(wěn)態(tài)的內(nèi)流場進(jìn)行分析,包括速度場、壓力場和湍動(dòng)能分布。并對(duì)隨著時(shí)間變化的內(nèi)流場演化過程進(jìn)行了揭示。而后,考慮到水泵水輪機(jī)能夠在水泵和水輪機(jī)兩種工況下進(jìn)行運(yùn)行的特點(diǎn),對(duì)比分析了一個(gè)水泵工況下的壓力脈動(dòng)特點(diǎn)。(3)為了研究非同步導(dǎo)葉對(duì)水泵水輪機(jī)壓力脈動(dòng)特征的影響,文中設(shè)置了一個(gè)同步導(dǎo)葉工況和一個(gè)非同步導(dǎo)葉工況進(jìn)行對(duì)比研究,分析了兩種條件下,壓力脈動(dòng)的分布和傳播特性。重點(diǎn)考察了預(yù)開啟導(dǎo)葉附近區(qū)域的壓力脈動(dòng)特性變化,并研究了非同步導(dǎo)葉條件下內(nèi)流場隨時(shí)間的變化。(4)傳統(tǒng)水泵水輪機(jī)壓力脈動(dòng)數(shù)值計(jì)算中,一般僅針對(duì)水泵水輪機(jī)本身,對(duì)其管路系統(tǒng)不加考慮,水泵水輪機(jī)三維數(shù)值計(jì)算的邊界條件是事先設(shè)定的,不能真實(shí)反應(yīng)其邊界條件的變化。因此,本文嘗試?yán)靡痪S特征線法,基于Fluent中的用戶自定義函數(shù),采用C語言自主編程的方法把抽水蓄能電站的管路計(jì)算嵌入到三維計(jì)算過程中。然后針對(duì)該水泵水輪機(jī)的真機(jī),在考慮管路的情況下進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)計(jì)算,得到了真機(jī)條件下的壓力脈動(dòng)特性,并和模型機(jī)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。
【關(guān)鍵詞】：水泵水輪機(jī) 無葉區(qū) 壓力脈動(dòng) CFD 特征線法
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK730.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 1 緒論12-21
• 1.1 研究的背景和意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 水泵水輪機(jī)壓力脈動(dòng)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 水力機(jī)械及其系統(tǒng)數(shù)值計(jì)算技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀16-20
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容20-21
• 2 三維數(shù)值計(jì)算設(shè)置與驗(yàn)證21-29
• 2.1 水力模型21-22
• 2.2 網(wǎng)格設(shè)置22-25
• 2.3 控制方程及計(jì)算設(shè)置25-26
• 2.4 模型試驗(yàn)及數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 3 水輪機(jī)工況和水泵工況下模型機(jī)壓力脈動(dòng)分析29-52
• 3.1 水輪機(jī)工況下無葉區(qū)壓力脈動(dòng)周向傳播分析29-34
• 3.1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置29
• 3.1.2 壓力脈動(dòng)的時(shí)域分析29-31
• 3.1.3 壓力脈動(dòng)的頻域分析31-34
• 3.2 水輪機(jī)工況下壓力脈動(dòng)沿導(dǎo)葉流道的傳播分析34-36
• 3.2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置34-35
• 3.2.2 導(dǎo)葉流道內(nèi)壓力脈動(dòng)的頻域分析35-36
• 3.3 水輪機(jī)工況下內(nèi)流場分析36-46
• 3.3.1 導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪內(nèi)流分析36-39
• 3.3.2 尾水管內(nèi)流分析39-40
• 3.3.3 內(nèi)流場隨時(shí)間的變化40-42
• 3.3.4 湍動(dòng)能的分布研究42-46
• 3.4 水泵工況下的壓力脈動(dòng)分析46-51
• 3.4.1 水泵工況下無葉區(qū)壓力脈動(dòng)周向傳播分析46-48
• 3.4.2 水泵工況下壓力脈動(dòng)沿導(dǎo)葉流道的傳播分析48-49
• 3.4.3 水泵工況下湍動(dòng)能的分布研究49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 4 非同步導(dǎo)葉條件下的壓力脈動(dòng)分析52-60
• 4.1 預(yù)開啟導(dǎo)葉的分布與測(cè)點(diǎn)設(shè)置52-53
• 4.2 非同步導(dǎo)葉條件下壓力脈動(dòng)特性53-55
• 4.3 非同步導(dǎo)葉條件下內(nèi)流分析55-59
• 4.3.1 非同步導(dǎo)葉條件下壓力分布隨時(shí)間的變化55-57
• 4.3.2 非同步導(dǎo)葉條件下湍動(dòng)能分布隨時(shí)間的變化57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 5 考慮管路的真機(jī)壓力脈動(dòng)分析60-71
• 5.1 考慮管路的真機(jī)數(shù)值計(jì)算原理60-65
• 5.2 考慮管路的真機(jī)數(shù)值計(jì)算的實(shí)現(xiàn)65-70
• 5.2.1 管路參數(shù)65
• 5.2.2 考慮管路的真機(jī)穩(wěn)態(tài)計(jì)算65-67
• 5.2.3 考慮管路的真機(jī)壓力脈動(dòng)計(jì)算67-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 6 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-83
• 致謝83-84
• 作者簡介84

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：893906