水泵水轮机小导叶开度“S”区流动特性研究
发布时间：2021-10-09 11:53
抽水蓄能电站作为当前电网最有效的调节器,其运行机组水泵水轮机要求具备更高的稳定性与灵活性,但当前机组存在的水轮机模式的“S”特性区与水泵模式的驼峰区两大不稳定区域成为制约水泵水轮机及其系统发展的瓶颈,也是影响机组和电力系统安全的关键问题之一。本文以某一抽水蓄能电站水泵水轮机模型为研究对象,对导叶开度为7°时的“S”区流动特性进行数值模拟研究,主要工作及结果如下:（1）对模拟计算域进行三维建模和网格划分,进行网格无关性验证并选定网格数以进行后续计算。采用SST κ-ω湍流模型,根据模型试验数据给定边界条件,取7°导叶开度线上多个工况点进行定常计算,随后选定该开度下的典型工况点进行非定常计算,对比外特性曲线,验证数值模拟方法的可行性。（2）对水泵水轮机各工况下的流场展开分析。通过压差分析法与熵产分析法,确定了活动导叶与转轮中的水力损失最高,能量损失位置多分布在轮毂与轮缘侧。转轮内不同展向流面的流线与速度分布显示,水泵水轮机在偏工况运行时,转轮轮毂侧形成旋涡结构、中间流面形成挡水环、轮缘侧形成回流结构。当在转轮内出现不稳定流动结构时,转轮进口出现较高的轴面速度与周向速度,转轮内存在大范围低速...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２技术路线??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?Ｒｏａｄｍａｐ??
＋?Ｋ?５?Ｈ?舞?＋Ｋ［０，?＋?Ｗ）＾；］?＋?２（１?—?Ｆ）？（２．６）??其中，湍动涡粘度１丨＝＾？＼、，厂ｆｔ，，，，＊，吸，＿等均为方程组闭合??ＳＦ２）??系数》??２．２计算域的三维模型和网格划分??２．２．１水泵水轮机模型??模型水泵水轮机三维实体建模通过建模软件ＵＧ?ＮＸ完成，主要过流部件包括蜗壳、??面定导叶、活动导叶、转轮以及尾水管五个部分。其中蜗壳进口与尾水管出ｎ均延长了??１０／）２ｍ，使入流更符合实际流动以及降低尾水管出Ｄ处旋涡强度，整体计算域几何如图２－１??所示。??＼＞??图２－１模型水泵水轮机??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｕｍｐ－ｔｕｒｂｉｎｅ?ｍｏｄｅｌ??１０??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]落实我国水电发展“十三五”规划的意义[J]. 宁传新,张博庭. 水利水电施工. 2019(03)
[2]水泵水轮机飞逸工况下无叶区高速水环研究[J]. 李琪飞,赵超本,权辉,龙世灿,魏显著. 农业机械学报. 2019(05)
[3]水泵水轮机极小开度反水泵工况压力脉动与内流特性分析[J]. 乐振春,肖业祥,桂中华,曾崇济,朱伟. 水利学报. 2018(12)
[4]水泵水轮机不同工况点的稳定性分析[J]. 唐韧博,杨建东. 水力发电学报. 2016(05)
[5]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)
[6]混流式水泵水轮机小开度S特性区内流特性分析[J]. 朱伟,肖业祥,姚洋阳,罗永要,曾崇济,王正伟. 水力发电学报. 2015(10)
[7]水泵水轮机四象限工作区流动特性数值分析[J]. 夏林生,程永光,蔡芳,张晓曦. 水利学报. 2015(07)
[8]水泵水轮机飞逸稳定性及其与反S特性曲线的关联[J]. 杨建东,曾威,杨威嘉,姚尚武,郭文成. 农业机械学报. 2015(04)
[9]可逆式水泵水轮机“S”形区域内部流场特性分析[J]. 李君,王磊,廖伟丽. 农业工程学报. 2014(15)
[10]新时期中国抽水蓄能电站发展定位及前景展望[J]. 程路,白建华. 中国电力. 2013(11)
博士论文
[1]可逆式水泵水轮机“S”特性与内流诱导机理研究[D]. 李琪飞.兰州理工大学 2018
[2]水泵水轮机暂态过程非定常流动特性及空化影响研究[D]. 李中杰.清华大学 2017
[3]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
[4]基于MOC-CFD耦合方法的泵送系统瞬态特性研究[D]. 杨帅.浙江大学 2015
[5]水泵水轮机“S”区内流机理及优化设计研究[D]. 尹俊连.浙江大学 2012
硕士论文
[1]水泵水轮机飞逸及甩负荷过程的动态特性研究[D]. 夏煜星.哈尔滨工业大学 2018
[2]水泵水轮机飞逸与制动工况内流特性及转轮受力分析[D]. 刘萌萌.兰州理工大学 2017
[3]水泵水轮机“S”形区内流特性研究[D]. 陆杰.武汉大学 2017
[4]水泵水轮机内部流动模拟及分析[D]. 刘凯华.华北电力大学(北京) 2017
[5]水泵水轮机“S”区的瞬态特性研究[D]. 李威.哈尔滨工业大学 2016
[6]水泵水轮机S特性形成机理的水动力学分析[D]. 朱伟.清华大学 2015
[7]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
[8]离心泵系统特性的一维与三维瞬态耦合数值模拟研究[D]. 刘巧玲.浙江大学 2013
本文编号：3426321
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２技术路线??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?Ｒｏａｄｍａｐ??
＋?Ｋ?５?Ｈ?舞?＋Ｋ［０，?＋?Ｗ）＾；］?＋?２（１?—?Ｆ）？（２．６）??其中，湍动涡粘度１丨＝＾？＼、，厂ｆｔ，，，，＊，吸，＿等均为方程组闭合??ＳＦ２）??系数》??２．２计算域的三维模型和网格划分??２．２．１水泵水轮机模型??模型水泵水轮机三维实体建模通过建模软件ＵＧ?ＮＸ完成，主要过流部件包括蜗壳、??面定导叶、活动导叶、转轮以及尾水管五个部分。其中蜗壳进口与尾水管出ｎ均延长了??１０／）２ｍ，使入流更符合实际流动以及降低尾水管出Ｄ处旋涡强度，整体计算域几何如图２－１??所示。??＼＞??图２－１模型水泵水轮机??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｕｍｐ－ｔｕｒｂｉｎｅ?ｍｏｄｅｌ??１０??
?２数值模拟策略及數值模塑???ｊ〇??（ｄ）尾水管??图２－２网格划分示意图??Ｆｉｇ．２－２?Ｍｅｓｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗｈｏｌｅ?ｆｌｏｗ?ｐａｓｓａｇｅｓ??２．２．３网格无关性验证??为了排除网格数对模拟计算准确度和可信度的影响，本文生成了?５套不同的网格方??案，网格数从４１８万到１０８９万不等，各套网格均对边界层进行加密，以更好地模拟边界??处的流动。随后对最优工况下进行模拟计算，验证网格无关性，并研究了水头与节点数之??间的关系，如图２－３所示，当网格数增加到７１８万以上时，水头的变化已经不明显《综合??考虑计算时间以及计算精度，最终选定阿格数为９５０万进行“Ｓ”特性区数值模拟。各个计??算区域之间信息的传递通过交接面完成。各部分网格数分布情况如表２－２所示。??６０．５?■??＾?＾??６０．０?■?广??Ｂ?５９?５＇?／??＾?５９．０?■?／??５８?５?■?／??５８．０?■?／??４?５?６?７?８?９?１０?１１??网格数（ｍｉｌｌｉｏｎ）??图２－３网格无关性验证??Ｆｉｇ．２－３?Ｇｒｉｄ?ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ?ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ??表２－２各过流部件网格数??Ｔａｂ．２－２?Ｎｕｍｂｅｒｓ?ｏｆ?ｇｒｉｄ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ??参数?蜗壳?固定导叶?活动导叶?转轮?尾水管??网格单元数?８９９９５４?１４８４１４７?３０８２５６０?２９１７７０１?１１１９２３０??最小角度（°）?２７．４?２９?２７?２６?３０??最小网格质逢?０３７?０４２?０４７?０＿４３?０．５１??２．３模拟策略及边界条件?
【参考文献】：
期刊论文
[1]落实我国水电发展“十三五”规划的意义[J]. 宁传新,张博庭. 水利水电施工. 2019(03)
[2]水泵水轮机飞逸工况下无叶区高速水环研究[J]. 李琪飞,赵超本,权辉,龙世灿,魏显著. 农业机械学报. 2019(05)
[3]水泵水轮机极小开度反水泵工况压力脉动与内流特性分析[J]. 乐振春,肖业祥,桂中华,曾崇济,朱伟. 水利学报. 2018(12)
[4]水泵水轮机不同工况点的稳定性分析[J]. 唐韧博,杨建东. 水力发电学报. 2016(05)
[5]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)
[6]混流式水泵水轮机小开度S特性区内流特性分析[J]. 朱伟,肖业祥,姚洋阳,罗永要,曾崇济,王正伟. 水力发电学报. 2015(10)
[7]水泵水轮机四象限工作区流动特性数值分析[J]. 夏林生,程永光,蔡芳,张晓曦. 水利学报. 2015(07)
[8]水泵水轮机飞逸稳定性及其与反S特性曲线的关联[J]. 杨建东,曾威,杨威嘉,姚尚武,郭文成. 农业机械学报. 2015(04)
[9]可逆式水泵水轮机“S”形区域内部流场特性分析[J]. 李君,王磊,廖伟丽. 农业工程学报. 2014(15)
[10]新时期中国抽水蓄能电站发展定位及前景展望[J]. 程路,白建华. 中国电力. 2013(11)
博士论文
[1]可逆式水泵水轮机“S”特性与内流诱导机理研究[D]. 李琪飞.兰州理工大学 2018
[2]水泵水轮机暂态过程非定常流动特性及空化影响研究[D]. 李中杰.清华大学 2017
[3]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
[4]基于MOC-CFD耦合方法的泵送系统瞬态特性研究[D]. 杨帅.浙江大学 2015
[5]水泵水轮机“S”区内流机理及优化设计研究[D]. 尹俊连.浙江大学 2012
硕士论文
[1]水泵水轮机飞逸及甩负荷过程的动态特性研究[D]. 夏煜星.哈尔滨工业大学 2018
[2]水泵水轮机飞逸与制动工况内流特性及转轮受力分析[D]. 刘萌萌.兰州理工大学 2017
[3]水泵水轮机“S”形区内流特性研究[D]. 陆杰.武汉大学 2017
[4]水泵水轮机内部流动模拟及分析[D]. 刘凯华.华北电力大学(北京) 2017
[5]水泵水轮机“S”区的瞬态特性研究[D]. 李威.哈尔滨工业大学 2016
[6]水泵水轮机S特性形成机理的水动力学分析[D]. 朱伟.清华大学 2015
[7]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
[8]离心泵系统特性的一维与三维瞬态耦合数值模拟研究[D]. 刘巧玲.浙江大学 2013
本文编号：3426321
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