抽水蓄能电站卜型岔管水流数值模拟与优化研究

发布时间：2023-02-25 20:29

　　随着国内外大型抽水蓄能电站的兴建,有压管道作为水电站泄水系统的重要组成部分,其设计理论、计算方法和施工技术都得到很大的发展。其中的岔管部分因其水流流态复杂、水头损失较大而引起广泛的关注,岔管处的水力特性研究成为重要课题。为了研究管径相差较大的卜型岔管是否存在回流、负压、空蚀空化等问题,本文对大变径卜型岔管进行了物理模型试验和三维数值模拟,得到了岔管处流速分布、压力分布、流态变化规律。对比物理模型试验,数值模拟更能直观反应岔管处水流流态,结果吻合良好。在数值模拟准确性得到验证的基础上,本文对大变径卜型岔管主支管的连接方式进行了优化研究,分别建立了柱形直接连接和锥形过渡连接两种计算模型,比较了不同运行工况下有无锥形过渡连接的水流流态。结果表明,采用锥形过渡可以有效地减小岔管的负压和卜型接口附近的回流区域,对防止大变径岔管的空蚀破坏,改善水流流态具有重要意义,为岔管体型优化提供参考。此外,本文还分析了不同水头损失的产生机理,得到了不同分流比、分岔角对大变径卜形岔管水头损失系数的影响。经计算分析,分流比对岔管水头损失影响较大,分流比在0.22左右时,主管与支管断面平均流速基本相等,岔管水头损失...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 岔管研究现状
    1.3 本文研究内容
2 岔管水流数值模拟的理论基础与方法
    2.1 紊流模型理论
    2.2 紊流控制方程
    2.3 紊流数值模拟方法
        2.3.1 直接数值模拟(DNS)简介
        2.3.2 大涡模拟
        2.3.3 统计平均法
        2.3.4 Reynolds平均法
    2.4 网格划分
    2.5 数值计算方法
    2.6 边界条件
3 物理模型试验研究
    3.1 下库放水系统概况
    3.2 模型设计与模型制作
    3.3 岔管水流模型试验
    3.4 测试结果分析
        3.4.1 主管单独运行测试结果
        3.4.2 支管单独运行测试结果
        3.4.3 双管联合运行测试结果
4 卜型岔管水流数值模拟及结果分析
    4.1 数学模型
    4.2 计算区域及网格划分
    4.3 边界条件
    4.4 数值模拟结果分析
        4.4.1 压强分布结果
        4.4.2 流速分布结果
    4.5 数值模拟验证
5 卜型岔管体型优化
    5.1 模型建立
    5.2 求解设置
    5.3 计算结果分析
        5.3.1 支管单独运行
        5.3.2 双管联合运行
    5.4 结论
6 岔管水头损失特性分析
    6.1 计算理论
    6.2 不同分流比模型建立
    6.3 不同分流比数模计算结果
    6.4 不同分岔角模型建立
    6.5 不同分岔角数模计算结果
    6.6 计算结果分析
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
附录: 作者简介



本文编号：3749141