水泵水轮机“S”区的瞬态特性研究

发布时间：2017-12-19 01:10

  本文关键词：水泵水轮机“S”区的瞬态特性研究

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【摘要】：抽水蓄能电站以水泵水轮机为中心,但由于其运转工况非常的复杂,可能会导致不同工况之间在转化过渡时很不稳定,在某些水泵水轮机机组运行的特性曲线第一象限里中存在显著的“S”形区,机组在部分工况引发水力不稳定、效率低等工程难题,甚至出现并网困难,因此对“S”区内部流动的规律和特性进行分析研究,具有重要意义。本文采用CFD技术对水泵水轮机进行全流道流场的数值模拟。首先本文采用SST湍流模型和SIMPLEC算法对定开度“S”区内最优工况、水轮机工况、飞逸工况、制动工况等多个计算点进行瞬态数值模拟,分析流场的变化规律及压力信号;然后基于动网格技术,完成制动工况区内导叶从小开度到大开度启动过程的瞬态数值模拟;其次改变蜗壳入口流量进行瞬态数值模拟,分析流量连续变化过程对“S”区内流动旋涡发展及流场特性的影响;最后进行不加空化模型和加空化模型的“S”区内水轮机工况点瞬态数值模拟。比较单相和两相空化湍流计算中水泵水轮机外特性和内部流场的差异。研究表明:(1)导叶开度17mm时从最优工况计算至制动工况,转轮进口脱流涡和回流涡尺度越来越大,且向出口延伸,在叶片尾部形成二次流。同时在流道内的压力面开始产生回流,且发生回流的流道数增多,强度逐渐增强;(2)随着导叶开度从9mm逐渐增大到37mm,无叶区空间变小,无叶区内的大尺度旋涡向活动导叶局部通道内发展;(3)导叶开度37mm尾水管内由泄水锥诱导出的涡带在入口大流量情况下,呈现泡型,当流量继续降低,产生双涡带和三涡带;(4)导叶开度37mm空化计算结果中只有转轮区发生空化,主要集中在工作面前缘靠近转轮进口位置,产生原因是叶片工作面头部发生脱流和回流,脱流和回流现象越严重,空化区范围越大。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV743;TV734.1

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本文编号：1306303