抽水蓄能電站作為當(dāng)前電網(wǎng)最有效的調(diào)節(jié)器,其運行機組水泵水輪機要求具備更高的穩(wěn)定性與靈活性,但當(dāng)前機組存在的水輪機模式的“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及其系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸,也是影響機組和電力系統(tǒng)安全的關(guān)鍵問題之一。本文以某一抽水蓄能電站水泵水輪機模型為研究對象,對導(dǎo)葉開度為7°時的“S”區(qū)流動特性進行數(shù)值模擬研究,主要工作及結(jié)果如下:（1）對模擬計算域進行三維建模和網(wǎng)格劃分,進行網(wǎng)格無關(guān)性驗證并選定網(wǎng)格數(shù)以進行后續(xù)計算。采用SST κ-ω湍流模型,根據(jù)模型試驗數(shù)據(jù)給定邊界條件,取7°導(dǎo)葉開度線上多個工況點進行定常計算,隨后選定該開度下的典型工況點進行非定常計算,對比外特性曲線,驗證數(shù)值模擬方法的可行性。（2）對水泵水輪機各工況下的流場展開分析。通過壓差分析法與熵產(chǎn)分析法,確定了活動導(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,水泵水輪機在偏工況運行時,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)定流動結(jié)構(gòu)時,轉(zhuǎn)輪進口出現(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... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：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，湍動渦粘度１丨＝＾？＼、，廠ｆｔ，，，，＊，吸，＿等均為方程組閉合??ＳＦ２）??系數(shù)》??２．２計算域的三維模型和網(wǎng)格劃分??２．２．１水泵水輪機模型??模型水泵水輪機三維實體建模通過建模軟件ＵＧ?ＮＸ完成，主要過流部件包括蝸殼、??面定導(dǎo)葉、活動導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪以及尾水管五個部分。其中蝸殼進口與尾水管出ｎ均延長了??１０／）２ｍ，使入流更符合實際流動以及降低尾水管出Ｄ處旋渦強度，整體計算域幾何如圖２－１??所示。??＼＞??圖２－１模型水泵水輪機??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)格無關(guān)性驗證??為了排除網(wǎng)格數(shù)對模擬計算準(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４１８萬到１０８９萬不等，各套網(wǎng)格均對邊界層進行加密，以更好地模擬邊界??處的流動。隨后對最優(yōu)工況下進行模擬計算，驗證網(wǎng)格無關(guān)性，并研究了水頭與節(jié)點數(shù)之??間的關(guān)系，如圖２－３所示，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)增加到７１８萬以上時，水頭的變化已經(jīng)不明顯《綜合??考慮計算時間以及計算精度，最終選定阿格數(shù)為９５０萬進行“Ｓ”特性區(qū)數(shù)值模擬。各個計??算區(qū)域之間信息的傳遞通過交接面完成。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)格無關(guān)性驗證??Ｆｉｇ．２－３?Ｇｒｉｄ?ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ?ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ??表２－２各過流部件網(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】：
期刊論文
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碩士論文
[1]水泵水輪機飛逸及甩負(fù)荷過程的動態(tài)特性研究[D]. 夏煜星.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]水泵水輪機飛逸與制動工況內(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“S”形區(qū)內(nèi)流特性研究[D]. 陸杰.武漢大學(xué) 2017
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[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：3426321