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基于数值方法的台庄电站引水系统特性研究

发布时间:2018-03-23 17:24

  本文选题:水电站 切入点:引水系统 出处:《河北工程大学》2014年硕士论文


【摘要】:水电站运行出力不足的现象时有发生,尤其是小水电站。这不仅影响着水电站的经济效益,而且造成了水力资源的浪费。目前,可通过模型试验、实地测验和数值模拟的方法来寻求问题的原因所在。由于前两种方法的费用较高,考虑到小水电站的经济承受能力,本文采用数值模拟方法,以邯郸涉县台庄小水电站为例,对其水轮机组出力不足的原因进行了分析。通过对其引水系统的数值仿真,发现局部结构设计不合理,然后对其做了优化改型设计,数值模拟结果显示改型后水头损失较改型前有明显降低。 首先,对台庄水电站引水系统建立三维计算域,并进行高质量的网格划分。其中,蜗壳采用四面体非结构网格,其余采用六面体结构网格,从而为得到精确的计算结果奠定了基础。 其次,应用不同的数值求解软件对计算模型分别进行求解。实践表明,使用Fluent软件对明渠至压力钢管进行瞬态数值计算,使用CFX软件对蜗壳进行稳态数值求解,这样计算既容易快捷,又可获得较准确的结果。计算结果表明,压力钢管进水口结构设计不合理,,造成很大的水头损失,导致水轮机出力减小,达不到额定出力,其余地方结构设计都满足工程需求。 最后,根据水电站实际情况,对结构不合理的压力管道进水口进行局部优化改型。对改型后的设计进行了数值仿真,较改型前水头损失有明显降低。 本文研究结果对改进该水电站引水管道进水口设计方法、提高其工作性能具有重要的理论和实际指导意义。
[Abstract]:The phenomenon of insufficient operation of hydropower stations, especially small hydropower stations, occurs from time to time, which not only affects the economic benefits of hydropower stations, but also results in the waste of hydraulic resources. Because the cost of the first two methods is high, considering the economic bearing capacity of the small hydropower station, this paper adopts the numerical simulation method, taking Taizhuang small hydropower station in Shexian County, Handan, as an example. This paper analyzes the causes of the insufficient generating force of its hydraulic turbine sets. Through the numerical simulation of its water diversion system, it is found that the local structure design is unreasonable, and then the optimization and modification design of the local structure is made. The numerical simulation results show that the head loss after modification is obviously lower than that before modification. First of all, a three-dimensional computational domain is established for the diversion system of Taichuang Hydropower Station, and a high quality mesh division is carried out. Among them, the volute uses tetrahedron unstructured meshes, and the others use hexahedron structural meshes. Thus, it lays the foundation for obtaining accurate calculation results. Secondly, different numerical solution software is used to solve the calculation model respectively. The practice shows that the transient numerical calculation of open channel to penstock is carried out by Fluent software, and the steady state numerical solution of volute case is carried out by CFX software. The calculation results show that the structure of the penstock inlet is not reasonable, resulting in a great loss of water head, resulting in the reduction of the turbine output force and the failure to reach the rated output force, the calculation results show that the design of the intake structure of the penstock pipe is not reasonable, resulting in a great loss of water head. The rest of the local structures are designed to meet engineering needs. Finally, according to the actual situation of the hydropower station, the local optimization modification of the inlet of the pressure pipeline with unreasonable structure is carried out. The numerical simulation of the modified design is carried out, and the loss of the head of the water head is obviously reduced compared with that before the modification. The results of this paper are of great theoretical and practical significance for improving the design method of the intake of the diversion pipeline of the hydropower station and improving its working performance.
【学位授予单位】:河北工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TV732

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本文编号:1654441

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