水泵水轮机空化性能及其对驼峰特性的影响研究
发布时间：2021-01-11 02:41
抽水蓄能电站以其调峰填谷的独特运行方式,发挥着调节负荷、促进电力系统节能的重要作用。随着抽水蓄能机组逐渐向高水头、大容量和高速化方向发展,对机组的运行稳定性提出了更高的要求。空化严重时会对水泵水轮机安全运行造成严重影响,因此有必要对泵工况的空化性能进行深入研究。而驼峰区是制约水泵水轮机泵工况稳定运行的主要难题。本文针对水泵水轮机在空化流动时产生的一系列不稳定问题,结合相关试验数据,围绕水泵水轮机处于不同空化阶段时的流动特性展开研究。主要研究内容如下:1.水泵水轮机空化流动对能量转换的影响。通过转轮中间流面的湍动能和气泡分布等的变化规律,分析水泵水轮机的空化流动特性。结果表明:当空化数降低到临界空化数以下时,空泡产生对流体的排挤作用加强,没有堵塞的叶片流道中流动速度显著增加,流道内气泡的产生、发展及溃灭干扰了转轮内流体的流动,水泵水轮机的效率大幅度下降。同时随着空化程度加剧,在相邻导叶流道内湍动能的分布趋势有明显差别,无叶区有较明显的局部湍动能产生,且靠近叶片吸力面的湍动能值明显高于压力面。2.不同流量工况对水泵水轮机空化性能的影响。选择3种流量工况,通过对比得出水泵水轮机泵工况不同流量...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
模型网格示意图
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35828486889092计 值实验值空化数 效率 /%图 3.3 不 同 空 化 数 下 的 空 化 性 能 曲 线1 流面湍动能分析 能 主 要 来 源 于 时 均 流 ， 能 够 准 确 反 映 湍 流 的 复 杂 程 度特 性。 使 用 CFD-Post 后 处 理中 的 Turbo 模块 对转轮向 处理 ， 选取上 冠和 下环 相 对位置 为 0.5 流 面 （上冠 为 1） ， 即 S1 流 面， 得出 该流面 的湍 动能 分 布图， 进 分 析 转 轮 和 导 叶 内 流 体 流 动 的 能 量 损 失 特 性 与 空 化 数
随 着 空 化 数 的 降 低 ， 在 相 邻 导 叶 流 道 内 湍 动 能 的 分 布 趋 势 ， 无 叶 区 有 较 明 显 的 局 部 湍 动 能 产 生 ， 且 靠 近 叶 片 吸 力 面 的 湍 显 高 于 压 力 面 ， 是 由 于 空 化 产 生 大 量 气 泡 ， 堵 塞 部 分 流 道 ， 增流 体的 相对 速 度，在导 叶入口 受 到的排 挤现 象增 加 ，产 生绕 流 致 流 入 活 动 导 叶 的 流 体 流 速 减 少 ， 在 尾 部 的 脱 流 现 象 减 弱 ， 导湍 动能 减弱 。.3 气体体积分布图 3.5 为在 额定 流 量时不 同空 化数 下 转轮叶 片表 面空 化 的气泡 泡 体积 分数 超 过 0.1 的区 域定 义 为空化 发生 的区 域 ，该区 域与 叶 的 低 压 区 域 相 对 应 ， 当 进 口 压 力 低 于 液 体 气 化 压 力 时 ， 转 轮 内现 象 ，在该 区 域产生 空泡 ，然 后 沿着叶 片出 口方 向 压力又 很快 力 的 作 用 下 ， 空 泡 又 收 缩 溃 灭 ， 造 成 对 叶 片 金 属 表 面 的 冲 击 ，破 坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水泵水轮机泵工况流动结构演变对驼峰特性的影响[J]. 张春泽,夏林生,刁伟. 浙江大学学报(工学版). 2017(11)
[2]流体机械旋转湍流计算模型研究进展[J]. 王福军. 农业机械学报. 2016(02)
[3]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)
[4]水泵水轮机临界空化系数的数值预测[J]. 郝宗睿,刘锦涛,王乐勤. 排灌机械工程学报. 2013(09)
[5]抽水蓄能发展再认识[J]. 刘殿海. 国家电网. 2013(09)
[6]混流式水泵水轮机驼峰区数值模拟及分析[J]. 王焕茂,吴钢,吴伟章,魏显著,陈元林,黎辉. 水力发电学报. 2012(06)
[7]三种空化模型在离心泵空化流计算中的应用评价[J]. 刘厚林,刘东喜,王勇,吴贤芳,庄宿国. 农业工程学报. 2012(16)
[8]离心泵汽蚀过渡过程瞬态特性分析[J]. 王秀礼,袁寿其,朱荣生,付强,俞志君. 西安交通大学学报. 2012(07)
[9]轴流泵叶轮区域空化特性数值模拟[J]. 施卫东,李通通,张德胜,王国涛,周岭. 农业工程学报. 2012(13)
[10]混流式水轮机三维空化湍流场混合数值模拟[J]. 黄剑峰,张立翔,姚激,曹亮. 中国电机工程学报. 2011(32)
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
[2]低比转速水泵水轮机驼峰稳定性及其影响因素研究[D]. 孙跃昆.清华大学 2016
硕士论文
[1]水泵水轮机尾水管涡带特性及改善方法研究[D]. 陈阿龙.哈尔滨工业大学 2017
[2]部分负荷工况下水泵水轮机空化流动特性研究[D]. 刘超.兰州理工大学 2016
[3]水泵水轮机泵工况驼峰特性流动机理数值研究[D]. 姚洋阳.清华大学 2015
本文编号：2969912
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
模型网格示意图
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35828486889092计 值实验值空化数 效率 /%图 3.3 不 同 空 化 数 下 的 空 化 性 能 曲 线1 流面湍动能分析 能 主 要 来 源 于 时 均 流 ， 能 够 准 确 反 映 湍 流 的 复 杂 程 度特 性。 使 用 CFD-Post 后 处 理中 的 Turbo 模块 对转轮向 处理 ， 选取上 冠和 下环 相 对位置 为 0.5 流 面 （上冠 为 1） ， 即 S1 流 面， 得出 该流面 的湍 动能 分 布图， 进 分 析 转 轮 和 导 叶 内 流 体 流 动 的 能 量 损 失 特 性 与 空 化 数
随 着 空 化 数 的 降 低 ， 在 相 邻 导 叶 流 道 内 湍 动 能 的 分 布 趋 势 ， 无 叶 区 有 较 明 显 的 局 部 湍 动 能 产 生 ， 且 靠 近 叶 片 吸 力 面 的 湍 显 高 于 压 力 面 ， 是 由 于 空 化 产 生 大 量 气 泡 ， 堵 塞 部 分 流 道 ， 增流 体的 相对 速 度，在导 叶入口 受 到的排 挤现 象增 加 ，产 生绕 流 致 流 入 活 动 导 叶 的 流 体 流 速 减 少 ， 在 尾 部 的 脱 流 现 象 减 弱 ， 导湍 动能 减弱 。.3 气体体积分布图 3.5 为在 额定 流 量时不 同空 化数 下 转轮叶 片表 面空 化 的气泡 泡 体积 分数 超 过 0.1 的区 域定 义 为空化 发生 的区 域 ，该区 域与 叶 的 低 压 区 域 相 对 应 ， 当 进 口 压 力 低 于 液 体 气 化 压 力 时 ， 转 轮 内现 象 ，在该 区 域产生 空泡 ，然 后 沿着叶 片出 口方 向 压力又 很快 力 的 作 用 下 ， 空 泡 又 收 缩 溃 灭 ， 造 成 对 叶 片 金 属 表 面 的 冲 击 ，破 坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水泵水轮机泵工况流动结构演变对驼峰特性的影响[J]. 张春泽,夏林生,刁伟. 浙江大学学报(工学版). 2017(11)
[2]流体机械旋转湍流计算模型研究进展[J]. 王福军. 农业机械学报. 2016(02)
[3]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)
[4]水泵水轮机临界空化系数的数值预测[J]. 郝宗睿,刘锦涛,王乐勤. 排灌机械工程学报. 2013(09)
[5]抽水蓄能发展再认识[J]. 刘殿海. 国家电网. 2013(09)
[6]混流式水泵水轮机驼峰区数值模拟及分析[J]. 王焕茂,吴钢,吴伟章,魏显著,陈元林,黎辉. 水力发电学报. 2012(06)
[7]三种空化模型在离心泵空化流计算中的应用评价[J]. 刘厚林,刘东喜,王勇,吴贤芳,庄宿国. 农业工程学报. 2012(16)
[8]离心泵汽蚀过渡过程瞬态特性分析[J]. 王秀礼,袁寿其,朱荣生,付强,俞志君. 西安交通大学学报. 2012(07)
[9]轴流泵叶轮区域空化特性数值模拟[J]. 施卫东,李通通,张德胜,王国涛,周岭. 农业工程学报. 2012(13)
[10]混流式水轮机三维空化湍流场混合数值模拟[J]. 黄剑峰,张立翔,姚激,曹亮. 中国电机工程学报. 2011(32)
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
[2]低比转速水泵水轮机驼峰稳定性及其影响因素研究[D]. 孙跃昆.清华大学 2016
硕士论文
[1]水泵水轮机尾水管涡带特性及改善方法研究[D]. 陈阿龙.哈尔滨工业大学 2017
[2]部分负荷工况下水泵水轮机空化流动特性研究[D]. 刘超.兰州理工大学 2016
[3]水泵水轮机泵工况驼峰特性流动机理数值研究[D]. 姚洋阳.清华大学 2015
本文编号：2969912
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/2969912.html
