空化对水泵水轮机驼峰特性影响的研究
发布时间：2021-03-11 08:36
进入新世纪以来,随着风能、核能、太阳能等能源利用的飞速发展,对于电网调节能力的要求越来越高,抽水蓄能装置可以根据用电情况适当调节峰谷差异,提高电力系统运行稳定性。水泵水轮机作为抽水蓄能电站的核心设备,在泵工况下运行时存在的驼峰特性是制约其技术发展的主要原因之一。在流体机械中,广泛存在的空化现象与流动稳定性的变化息息相关,因此本文主要通过数值模拟和实验验证相结合的方法来研究水泵水轮机中空化对驼峰特性的影响关系。本文的主要研究内容及结论如下:（1）在定性分析空化与驼峰特性之间的联系方面,采用CFX软件,选取SST k-ω湍流模型以及Z-G-B空化模型对单双相22个工况点以及变空化系数11个工况点进行稳态数值模拟。研究发现,空化主要发生在转轮叶片吸力面靠近转轮进口位置,其形成的水蒸汽结构会随着空化系数的降低而逐渐增大并向流道内部延伸,从而改变流体过流结构,引起水力损失的增加。此外,由于空化的作用,多相计算出现了明显的驼峰特性,而单相计算则并不明显,产生这种差异的原因主要是由于空化在驼峰特性工况点的异常增加造成了水力损失的不规则变化。（2）为从内特性角度探究空化对驼峰特性的作用关系,通过LES...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
正常的扬程性能曲线和含有驼峰特性的扬程性能曲线
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- 7 -图1-2 不同状态下的不同空化类型结合为数不多的实验研究可以发现，空化与驼峰特性之间确实有着密不可分的关系，从已有研究结果来看，空化对于驼峰特性的影响主要表现在对驼峰峰值以及驼峰产生流量点的作用，同时导叶开度的变化会使空化对于驼峰的影响表现出差异性。这也可以说明对于驼峰特性的出现是由于多种因素综合导致的，其中一种因素的波动会导致其他因素对于驼峰的影响发生变化。在数值模拟方面，Li等[24]采用数值模拟的方式对比了单双相计算下的内部流场，发现引入空化模型后多相计算的结果与实验数据更加吻合，验证了空化对于数值计算的准确性影响，如图1-3所示是其在数值模拟中未加入空化模型与加入空化模型后数值模拟的数据与实验数据的对比图。.（a）扬程-流量 （b）效率-流量?
采用数值模拟的方式对比了单双相计算下的内部流场，发现引入空化模型后多相计算的结果与实验数据更加吻合，验证了空化对于数值计算的准确性影响，如图1-3所示是其在数值模拟中未加入空化模型与加入空化模型后数值模拟的数据与实验数据的对比图。.（a）扬程-流量 （b）效率-流量图1-3 空化计算结果数据对比[24]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于快速傅里叶变换的实时频谱分析方法研究[J]. 周秀珍,肖雷. 信息通信. 2018(08)
[2]部分负荷工况下水泵水轮机的空化特性[J]. 李琪飞,刘超,王源凯. 排灌机械工程学报. 2017(08)
[3]水泵水轮机泵工况下近设计点驼峰现象的流动机理研究[J]. 阳君,袁寿其,PAVESI Giorgio,李春,叶舟. 机械工程学报. 2016(24)
[4]叶片低压边的轴面位置对高水头水泵水轮机空化性能的影响[J]. 阮辉,廖伟丽,罗兴锜,赵亚萍,秦鸿哲,杨众杰. 农业工程学报. 2016(16)
[5]混流式水泵水轮机密封间隙流动分析[J]. 李琪飞,张毅鹏,敏政,李正贵,邓育轩,董志强. 兰州理工大学学报. 2016(01)
[6]中低水头混流式水泵水轮机空化参数选择几点建议[J]. 陈锐,于纪幸,王鑫. 大电机技术. 2015(05)
[7]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)
[8]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)
[9]混流式模型水轮机空化流动分析与试验研究[J]. 王磊,娄瑜,王照福. 排灌机械工程学报. 2014(09)
[10]叶片数对高比转数轴流泵空化特性的影响[J]. 施卫东,吴苏青,张德胜,姚捷,张光建. 农业机械学报. 2013(11)
博士论文
[1]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]水泵水轮机甩负荷过渡过程研究[D]. 付晓龙.哈尔滨工业大学 2017
[2]水泵水轮机空化特性及过渡过程数值模拟研究[D]. 尤建锋.武汉大学 2017
[3]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
[4]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
[5]水泵水轮机驼峰区与“S”区数值模拟研究[D]. 舒崚峰.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3076190
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
正常的扬程性能曲线和含有驼峰特性的扬程性能曲线
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- 7 -图1-2 不同状态下的不同空化类型结合为数不多的实验研究可以发现，空化与驼峰特性之间确实有着密不可分的关系，从已有研究结果来看，空化对于驼峰特性的影响主要表现在对驼峰峰值以及驼峰产生流量点的作用，同时导叶开度的变化会使空化对于驼峰的影响表现出差异性。这也可以说明对于驼峰特性的出现是由于多种因素综合导致的，其中一种因素的波动会导致其他因素对于驼峰的影响发生变化。在数值模拟方面，Li等[24]采用数值模拟的方式对比了单双相计算下的内部流场，发现引入空化模型后多相计算的结果与实验数据更加吻合，验证了空化对于数值计算的准确性影响，如图1-3所示是其在数值模拟中未加入空化模型与加入空化模型后数值模拟的数据与实验数据的对比图。.（a）扬程-流量 （b）效率-流量?
采用数值模拟的方式对比了单双相计算下的内部流场，发现引入空化模型后多相计算的结果与实验数据更加吻合，验证了空化对于数值计算的准确性影响，如图1-3所示是其在数值模拟中未加入空化模型与加入空化模型后数值模拟的数据与实验数据的对比图。.（a）扬程-流量 （b）效率-流量图1-3 空化计算结果数据对比[24]
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于快速傅里叶变换的实时频谱分析方法研究[J]. 周秀珍,肖雷. 信息通信. 2018(08)
[2]部分负荷工况下水泵水轮机的空化特性[J]. 李琪飞,刘超,王源凯. 排灌机械工程学报. 2017(08)
[3]水泵水轮机泵工况下近设计点驼峰现象的流动机理研究[J]. 阳君,袁寿其,PAVESI Giorgio,李春,叶舟. 机械工程学报. 2016(24)
[4]叶片低压边的轴面位置对高水头水泵水轮机空化性能的影响[J]. 阮辉,廖伟丽,罗兴锜,赵亚萍,秦鸿哲,杨众杰. 农业工程学报. 2016(16)
[5]混流式水泵水轮机密封间隙流动分析[J]. 李琪飞,张毅鹏,敏政,李正贵,邓育轩,董志强. 兰州理工大学学报. 2016(01)
[6]中低水头混流式水泵水轮机空化参数选择几点建议[J]. 陈锐,于纪幸,王鑫. 大电机技术. 2015(05)
[7]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)
[8]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)
[9]混流式模型水轮机空化流动分析与试验研究[J]. 王磊,娄瑜,王照福. 排灌机械工程学报. 2014(09)
[10]叶片数对高比转数轴流泵空化特性的影响[J]. 施卫东,吴苏青,张德胜,姚捷,张光建. 农业机械学报. 2013(11)
博士论文
[1]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]水泵水轮机甩负荷过渡过程研究[D]. 付晓龙.哈尔滨工业大学 2017
[2]水泵水轮机空化特性及过渡过程数值模拟研究[D]. 尤建锋.武汉大学 2017
[3]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
[4]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
[5]水泵水轮机驼峰区与“S”区数值模拟研究[D]. 舒崚峰.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3076190
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