發(fā)布時(shí)間：2021-10-09 11:53

　　抽水蓄能電站作為當(dāng)前電網(wǎng)最有效的調(diào)節(jié)器,其運(yùn)行機(jī)組水泵水輪機(jī)要求具備更高的穩(wěn)定性與靈活性,但當(dāng)前機(jī)組存在的水輪機(jī)模式的“S”特性區(qū)與水泵模式的駝峰區(qū)兩大不穩(wěn)定區(qū)域成為制約水泵水輪機(jī)及其系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸,也是影響機(jī)組和電力系統(tǒng)安全的關(guān)鍵問(wèn)題之一。本文以某一抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)模型為研究對(duì)象,對(duì)導(dǎo)葉開(kāi)度為7°時(shí)的“S”區(qū)流動(dòng)特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究,主要工作及結(jié)果如下:（1）對(duì)模擬計(jì)算域進(jìn)行三維建模和網(wǎng)格劃分,進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證并選定網(wǎng)格數(shù)以進(jìn)行后續(xù)計(jì)算。采用SST κ-ω湍流模型,根據(jù)模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)給定邊界條件,取7°導(dǎo)葉開(kāi)度線上多個(gè)工況點(diǎn)進(jìn)行定常計(jì)算,隨后選定該開(kāi)度下的典型工況點(diǎn)進(jìn)行非定常計(jì)算,對(duì)比外特性曲線,驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的可行性。（2）對(duì)水泵水輪機(jī)各工況下的流場(chǎng)展開(kāi)分析。通過(guò)壓差分析法與熵產(chǎn)分析法,確定了活動(dòng)導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪中的水力損失最高,能量損失位置多分布在輪轂與輪緣側(cè)。轉(zhuǎn)輪內(nèi)不同展向流面的流線與速度分布顯示,水泵水輪機(jī)在偏工況運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)輪輪轂側(cè)形成旋渦結(jié)構(gòu)、中間流面形成擋水環(huán)、輪緣側(cè)形成回流結(jié)構(gòu)。當(dāng)在轉(zhuǎn)輪內(nèi)出現(xiàn)不穩(wěn)定流動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí),轉(zhuǎn)輪進(jìn)口出現(xiàn)較高的軸面速度與周向速度,轉(zhuǎn)輪內(nèi)存在大范圍低速... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２技術(shù)路線??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?Ｒｏａｄｍａｐ??

＋?Ｋ?５?Ｈ?舞?＋Ｋ［０，?＋?Ｗ）＾；］?＋?２（１?—?Ｆ）？（２．６）??其中，湍動(dòng)渦粘度１丨＝＾？＼、，廠ｆｔ，，，，＊，吸，＿等均為方程組閉合??ＳＦ２）??系數(shù)》??２．２計(jì)算域的三維模型和網(wǎng)格劃分??２．２．１水泵水輪機(jī)模型??模型水泵水輪機(jī)三維實(shí)體建模通過(guò)建模軟件ＵＧ?ＮＸ完成，主要過(guò)流部件包括蝸殼、??面定導(dǎo)葉、活動(dòng)導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪以及尾水管五個(gè)部分。其中蝸殼進(jìn)口與尾水管出ｎ均延長(zhǎng)了??１０／）２ｍ，使入流更符合實(shí)際流動(dòng)以及降低尾水管出Ｄ處旋渦強(qiáng)度，整體計(jì)算域幾何如圖２－１??所示。??＼＞??圖２－１模型水泵水輪機(jī)??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｕｍｐ－ｔｕｒｂｉｎｅ?ｍｏｄｅｌ??１０??

?２數(shù)值模擬策略及數(shù)值模塑???ｊ〇??（ｄ）尾水管??圖２－２網(wǎng)格劃分示意圖??Ｆｉｇ．２－２?Ｍｅｓｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗｈｏｌｅ?ｆｌｏｗ?ｐａｓｓａｇｅｓ??２．２．３網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證??為了排除網(wǎng)格數(shù)對(duì)模擬計(jì)算準(zhǔn)確度和可信度的影響，本文生成了?５套不同的網(wǎng)格方??案，網(wǎng)格數(shù)從４１８萬(wàn)到１０８９萬(wàn)不等，各套網(wǎng)格均對(duì)邊界層進(jìn)行加密，以更好地模擬邊界??處的流動(dòng)。隨后對(duì)最優(yōu)工況下進(jìn)行模擬計(jì)算，驗(yàn)證網(wǎng)格無(wú)關(guān)性，并研究了水頭與節(jié)點(diǎn)數(shù)之??間的關(guān)系，如圖２－３所示，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)增加到７１８萬(wàn)以上時(shí)，水頭的變化已經(jīng)不明顯《綜合??考慮計(jì)算時(shí)間以及計(jì)算精度，最終選定阿格數(shù)為９５０萬(wàn)進(jìn)行“Ｓ”特性區(qū)數(shù)值模擬。各個(gè)計(jì)??算區(qū)域之間信息的傳遞通過(guò)交接面完成。各部分網(wǎng)格數(shù)分布情況如表２－２所示。??６０．５?■??＾?＾??６０．０?■?廣??Ｂ?５９?５＇?／??＾?５９．０?■?／??５８?５?■?／??５８．０?■?／??４?５?６?７?８?９?１０?１１??網(wǎng)格數(shù)（ｍｉｌｌｉｏｎ）??圖２－３網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證??Ｆｉｇ．２－３?Ｇｒｉｄ?ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ?ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ??表２－２各過(guò)流部件網(wǎng)格數(shù)??Ｔａｂ．２－２?Ｎｕｍｂｅｒｓ?ｏｆ?ｇｒｉｄ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ??參數(shù)?蝸殼?固定導(dǎo)葉?活動(dòng)導(dǎo)葉?轉(zhuǎn)輪?尾水管??網(wǎng)格單元數(shù)?８９９９５４?１４８４１４７?３０８２５６０?２９１７７０１?１１１９２３０??最小角度（°）?２７．４?２９?２７?２６?３０??最小網(wǎng)格質(zhì)逢?０３７?０４２?０４７?０＿４３?０．５１??２．３模擬策略及邊界條件?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]新時(shí)期中國(guó)抽水蓄能電站發(fā)展定位及前景展望[J]. 程路,白建華.  中國(guó)電力. 2013(11)

博士論文
[1]可逆式水泵水輪機(jī)“S”特性與內(nèi)流誘導(dǎo)機(jī)理研究[D]. 李琪飛.蘭州理工大學(xué) 2018
[2]水泵水輪機(jī)暫態(tài)過(guò)程非定常流動(dòng)特性及空化影響研究[D]. 李中杰.清華大學(xué) 2017
[3]水泵水輪機(jī)駝峰區(qū)流動(dòng)機(jī)理及瞬態(tài)特性研究[D]. 李德友.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]基于MOC-CFD耦合方法的泵送系統(tǒng)瞬態(tài)特性研究[D]. 楊帥.浙江大學(xué) 2015
[5]水泵水輪機(jī)“S”區(qū)內(nèi)流機(jī)理及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 尹俊連.浙江大學(xué) 2012

碩士論文
[1]水泵水輪機(jī)飛逸及甩負(fù)荷過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性研究[D]. 夏煜星.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]水泵水輪機(jī)飛逸與制動(dòng)工況內(nèi)流特性及轉(zhuǎn)輪受力分析[D]. 劉萌萌.蘭州理工大學(xué) 2017
[3]水泵水輪機(jī)“S”形區(qū)內(nèi)流特性研究[D]. 陸杰.武漢大學(xué) 2017
[4]水泵水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)模擬及分析[D]. 劉凱華.華北電力大學(xué)(北京) 2017
[5]水泵水輪機(jī)“S”區(qū)的瞬態(tài)特性研究[D]. 李威.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[6]水泵水輪機(jī)S特性形成機(jī)理的水動(dòng)力學(xué)分析[D]. 朱偉.清華大學(xué) 2015
[7]水泵水輪機(jī)駝峰區(qū)與“S”區(qū)數(shù)值模擬研究[D]. 舒崚峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[8]離心泵系統(tǒng)特性的一維與三維瞬態(tài)耦合數(shù)值模擬研究[D]. 劉巧玲.浙江大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3426321