转轮出口几何参数对水泵水轮机驼峰特性影响研究

发布时间：2022-10-04 19:55

　　近年来,随着新能源的开发,核能、风能、太阳能逐渐并入电网中。由于很多新能源并不能持续稳定提供能量,电网的稳定性迎来很大挑战。在这种情况下,抽水蓄能机组削峰填谷的作用更加日益凸显。而水泵水轮机泵工况驼峰特性严重的威胁了运行的安全性与稳定性。本文借助数值模拟与实验手段,探究转轮出口几何参数对驼峰裕度及驼峰区压力脉动的影响。主要研究内容及结论如下:（1）考虑到实际流动的三维特性,本文提出不同转轮出口边安放角和半径展向分布的方案。选用SST模型对各方案泵工况外特性进行定常数值模拟,以探究不同方案对驼峰裕度的影响。研究结果表明:下环处转轮出口角较大方案、及下环处转轮半径较大方案能明显增加驼峰裕度。这一方面由于降低转轮出口平均绝对液流角,进而增加的欧拉扬程所致;另一方面由于改变驼峰区水力损失分布,其中水力损失与无叶区及双列叶栅区域漩涡强度呈正相关。（2）针对出对驼峰裕度有明显提升的方案,选取大涡模拟对各方案驼峰区波谷工况点进行非定常数值模拟用于探究转轮出口几何参数对驼峰区压力脉动的影响。数值计算结果表明:流域中最大压力脉动位于固定导叶流域且沿周向逆时针传播,其中频率为0.2fn特征低频起到主导作用... 

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的来源、背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 驼峰区研究现状
        1.2.2 几何优化改型研究现状
        1.2.3 研究现状综述
    1.3 主要研究内容及方案
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 研究方案
第2章 驼峰区几何参数分布方案及数值模拟策略研究
    2.1 引言
    2.2 水泵水轮机参数介绍
        2.2.1 水泵水轮机原型参数
        2.2.2 水泵水轮机模型装置介绍
    2.3 转轮出口几何参数分布方案研究
        2.3.1 转轮出口几何参数分布方案理论分析
        2.3.2 转轮出口几何参数分布方案方案设计
    2.4 模型建立与网格划分
        2.4.1 几何模型的建立
        2.4.2 结构化网格划分
    2.5 数值模拟策略及可靠性验证
        2.5.1 边界条件的确定
        2.5.2 湍流模型的选取
        2.5.3 网格无关性验证
        2.5.4 数值模拟准确性验证
    2.6 本章小结
第3章 转轮出口几何参数对驼峰特性影响分析
    3.1 引言
    3.2 几何参数分布方案对外特性影响
    3.3 几何参数分布方案对欧拉扬程影响
        3.3.1 出口展向及流线方向绝对出流角分布
        3.3.2 出口周向绝对出流角分布
    3.4 几何参数分布方案对流态损失分析
        3.4.1 总损失及过流部件损失量化分析
        3.4.2 过流部件流态损失分析
    3.5 几何参数分布方案对载荷分布影响分析
        3.5.1 吸力面及压力面载荷分布分析
        3.5.2 流面载荷分布分析
    3.6 本章小结
第4章 驼峰区压力脉动模拟策略及传播规律
    4.1 引言
    4.2 非定常数值模拟策略研究
        4.2.1 非定常数值模拟计算条件设置
        4.2.2 压力脉动监测点及流量监测面设置
    4.3 压力脉动传播规律研究
    4.4 几何参数分布方案对沿流线测点压力脉动特性影响分析
    4.5 几何参数分布方案对压力脉动分布影响
    4.6 本章小结
第五章 驼峰区低频压力脉动产生及影响分析
    5.1 引言
    5.2 低频压力脉动来源分析
    5.3 几何参数分布方案对低频压力脉动影响
        5.3.1 几何参数分布方案对转轮出口流量分布影响研究
        5.3.2 几何参数分布方案对转轮出口攻角分布影响研究
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及其他成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]大型离心泵驼峰不稳定特性改善技术研究[J]. 王向志,张广,吴喜东,杨振彪.  大电机技术. 2020(02)
[2]离心泵叶轮斜切对出口回流及驼峰特性的影响[J]. 曹睿,袁寿其,司乔瑞,崔强磊,盛国臣.  排灌机械工程学报. 2018(12)
[3]水泵水轮机不同导叶开口的驼峰特性[J]. 李德友,宫汝志,王洪杰,魏显著,刘占生,覃大清.  排灌机械工程学报. 2016(01)
[4]水泵水轮机泵工况驼峰特性形成机理瞬态数值研究[J]. 肖若富,陶然,刘伟超.  计算力学学报. 2014(06)
[5]可逆式水泵水轮机泵工况的驼峰特性[J]. 陶然,肖若富,杨魏,刘伟超.  排灌机械工程学报. 2014(11)
[6]离心泵叶片出口边倾斜角对压力脉动的影响[J]. 江伟,李国君,张新盛.  排灌机械工程学报. 2013(05)
[7]水泵水轮机泵工况的压力脉动特性[J]. 王乐勤,刘迎圆,刘万江,覃大清,焦磊.  排灌机械工程学报. 2013(01)
[8]叶片进口安放角对液力透平性能的影响[J]. 杨孙圣,孔繁余,陈浩,宿向辉.  中南大学学报(自然科学版). 2013(01)
[9]根据随机不确定度对表征压力脉动程度的特征参数的比较[J]. 赵越,覃大清,刘文杰,徐用良,许建新.  大电机技术. 2012(01)
[10]叶片包角对可逆式泵性能影响的数值研究[J]. 杨孙圣,孔繁余,陈斌.  流体机械. 2011(06)

博士论文
[1]水泵水轮机驼峰区流动机理及瞬态特性研究[D]. 李德友.哈尔滨工业大学 2017



本文编号：3685662