带汇管调压室阻抗系数研究

发布时间：2017-07-16 10:08

  本文关键词：带汇管调压室阻抗系数研究

  更多相关文章： 带汇管调压室 阻抗孔 阻抗系数 水工模型试验 粒子图像测速法 计算流体动力学

【摘要】：调压室作为水电站压力输水系统的重要组成部分,多年来一直是众多专家和设计单位研究的的重点。在调压室的设计工作中,必须正确地选择调压室的尺寸和类型,并通过水力过渡过程计算加以校验。在水力过渡过程计算中,选择调压室的阻抗系数是整个计算过程的关键之一,如果不能准确地选择调压室的阻抗系数,轻则会影响水电站的安全运行,重则会直接导致整个工程的失败,造成不可弥补的损失。在通常的水力过渡过程计算中,阻抗系数的选择往往通过查阅相关规范和计算手册,根据经验取值,但是对于一些结构特殊的调压室,例如带汇管调压室,常规的经验取值方法往往存在着较大的误差,因此有必要对这一类调压室开展一些研究,如水工模型试验和CFD分析,以期获得正确的阻抗系数值,从而保证水力过渡过程计算的正确性。针对西南某水电站的带汇管调压室,本文分别通过水工模型试验、PIV测试以及CFD分析,对其阻抗系数展开了研究,为其他具有类似结构的调压室阻抗系数的确定提供了一定的参考。本文主要工作及成果如下:(1)通过水工模型试验,研究了流量比、阻抗孔面积和运行机组数目对调压室阻抗系数的影响。通过分析,发现带汇管调压室的阻抗系数不是一个定值,当流量比增大或阻抗孔面积减小时,其值均会增大,并且分流流态时的增幅大于合流流态。当运行机组数目改变时,在分流流态下,双机同时运行时的阻抗系数比单机运行时大;但在合流流态下,二者则相差无几。同时,将带汇管调压室的试验结果与文献中简单孔板阻抗式调压室的试验结果进行了对比,发现两者相差较大,说明对于带汇管调压室,其阻抗系数的确定是不能参考过往试验结果的。(2)运用PIV方法,研究了带汇管调压室阻抗孔下方流场与阻抗系数的关系。结果表明:无论分流流态还是合流流态,阻抗系数越大的工况,其流场的不规则程度也越大。在分流流态时,水流流速沿y轴方向逐渐增大,而在合流流态时,流速则沿x轴方向逐渐增大。此外还分析了在几种特殊工况中,水流在调压室中不同的流动情形。(3)基于FLUENT软件,对带汇管调压室的阻抗系数进行了CFD分析。将CFD结果与水工模型试验结果进行对比,发现两者的一致性较好,表明采用CFD方法开展调压室阻抗系数的计算是可行的。
【关键词】：带汇管调压室 阻抗孔 阻抗系数 水工模型试验 粒子图像测速法 计算流体动力学
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV732.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题来源8
• 1.2 课题名称8
• 1.3 课题研究的目的和意义8-9
• 1.4 调压室阻抗系数的研究现状9-11
• 1.4.1 调压室的基本类型9
• 1.4.2 调压室阻抗系数的研究现状9-11
• 1.5 论文的主要研究内容11-12
• 2 带汇管调压室的阻抗系数水工模型试验12-35
• 2.1 基本资料12-13
• 2.1.1 工程概况12
• 2.1.2 电站尾水特征水位及水头12
• 2.1.3 机组参数12-13
• 2.1.4 尾水调压室参数13
• 2.2 模型的设计与制作13-16
• 2.2.1 模型比尺13-14
• 2.2.2 模型的制作14-16
• 2.2.3 引用流量的选择16
• 2.3 试验方案16-26
• 2.3.1 试验布置16-18
• 2.3.2 阻抗系数的定义18-19
• 2.3.3 流量比的定义19
• 2.3.4 试验工况19-21
• 2.3.5 试验相关设备及测量仪器技术参数21-25
• 2.3.6 试验步骤25-26
• 2.4 试验结果与分析26-34
• 2.4.1 分流流态时的试验结果与分析26-30
• 2.4.2 合流流态时的试验结果与分析30-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 带汇管调压室阻抗孔下方流场的PIV测试35-59
• 3.1 PIV技术介绍35-48
• 3.1.1 PIV基本工作原理35-36
• 3.1.2 PIV系统主要部件参数36-38
• 3.1.3 Cam Ware和Synchronizer Control软件介绍38-39
• 3.1.4 PIV view软件简介39-45
• 3.1.5 Tecplot软件简介45-48
• 3.2 测试方案48-49
• 3.2.1 视场平面设置及测试工况48
• 3.2.2 测试步骤48-49
• 3.3 测试结果与分析49-58
• 3.3.1 分流流态时的测试结果与分析49-54
• 3.3.2 合流流态时的测试结果与分析54-58
• 3.4 本章小结58-59
• 4 带汇管调压室的阻抗系数的CFD分析59-66
• 4.1 计算流体力学理论59-61
• 4.1.1 FLUENT软件介绍59-60
• 4.1.2 控制方程简介60
• 4.1.3 求解方法简介60-61
• 4.2 调压室的三维建模与网格划分61-62
• 4.3 CFD计算及结果分析62-65
• 4.3.1 工况一CFD计算和结果分析62-63
• 4.3.2 工况五CFD计算和结果分析63-65
• 4.4 本章小结65-66
• 5 结论与展望66-67
• 5.1 结论66
• 5.2 展望66-67
• 参考文献67-69
• 附件 带汇管调压室物理模型设计图69-73
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果73-74
• 致谢74-75

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本文编号：548153