抽水蓄能電站具有發(fā)電、抽水、調(diào)頻、調(diào)相等多種工況。正是由于這些工況之間的頻繁轉(zhuǎn)換使得水泵水輪機(jī)常處于劇烈的過渡過程之中,從而造成抽水蓄能機(jī)組的不穩(wěn)定等問題。因此對(duì)水泵水輪機(jī)過渡過程的研究就變得尤為重要。本文采用RNG k-ε湍流模型對(duì)水泵水輪機(jī)的飛逸過渡過程和甩負(fù)荷過渡過程進(jìn)行了研究。對(duì)于飛逸工況,分析了水泵水輪機(jī)的單位參數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的變化規(guī)律,表明在空載飛逸工況下,這些參數(shù)呈現(xiàn)等幅震蕩的周期性現(xiàn)象。利用快速傅里葉變化（FFT）和短時(shí)傅里葉變換（STFT）分析了各個(gè)部件壓力脈動(dòng)的時(shí)頻特性,并結(jié)合內(nèi)流場分析了飛逸過渡過程中特殊頻率成分的來源。研究發(fā)現(xiàn)了高幅低頻、低幅高頻和倍轉(zhuǎn)頻三種頻率成分,其中高幅低頻的來源于無葉區(qū)的旋渦流動(dòng),低幅高頻的根源在于反水泵工況下最大反向流量的瞬間沖擊作用,倍轉(zhuǎn)頻頻率成分來源于轉(zhuǎn)輪和靜止部件之間的動(dòng)靜干涉效應(yīng)。還分析了整個(gè)過渡過程中蝸殼、雙列葉柵和轉(zhuǎn)輪區(qū)域的壓強(qiáng)和流線的演變規(guī)律。對(duì)于甩負(fù)荷工況,分析了全流域內(nèi)各部測點(diǎn)壓力脈動(dòng)的時(shí)頻特性,發(fā)現(xiàn)了兩種高幅值低頻率成分、兩種高幅值高頻率成分和倍轉(zhuǎn)頻頻率成分。并從甩負(fù)荷過渡過程中的外特性和內(nèi)流場兩個(gè)角度分析了這些特殊頻... 

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述
    1.3 現(xiàn)階段存在的問題
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 數(shù)值模擬的基本原理和方法
    2.1 流動(dòng)控制方程及湍流模型
        2.1.1 流動(dòng)控制方程
        2.1.2 湍流模型
    2.2 流動(dòng)控制方程的離散及求解
        2.2.1 方程的離散
        2.2.2 數(shù)值求解方法
    2.3 計(jì)算域的三維建模和網(wǎng)格劃分
        2.3.1 計(jì)算域三維建模
        2.3.2 計(jì)算域網(wǎng)格劃分
        2.3.3 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
    2.4 本章小結(jié)
第3章 飛逸過渡過程中水泵水輪機(jī)動(dòng)態(tài)特性分析
    3.1 數(shù)值計(jì)算前處理
    3.2 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)分析
    3.3 壓力脈動(dòng)特性分析
        3.3.1 壓力監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置
        3.3.2 壓力脈動(dòng)時(shí)域波形的初步分析
        3.3.3 壓力脈動(dòng)的時(shí)頻特性
    3.4 本章小結(jié)
第4章 飛逸過渡過程水泵水輪機(jī)內(nèi)流特性分析
    4.1 轉(zhuǎn)輪橫截面壓強(qiáng)分布及流線分布
    4.2 葉柵區(qū)域及轉(zhuǎn)輪中間流面的渦量分布情況
    4.3 雙列葉柵及轉(zhuǎn)輪區(qū)域內(nèi)的旋渦流動(dòng)的形成機(jī)理
    4.4 本章小結(jié)
第5章 甩負(fù)荷過渡過程的動(dòng)態(tài)特性分析
    5.1 數(shù)值計(jì)算前處理
    5.2 壓力脈動(dòng)特性分析
    5.3 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)分析
        5.3.1 流量和轉(zhuǎn)輪力矩外特性
        5.3.2 綜合外特性分析
    5.4 流動(dòng)特征分析
        5.4.1 渦量演化過程
        5.4.2 尾水管內(nèi)流態(tài)分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]流體機(jī)械旋轉(zhuǎn)湍流計(jì)算模型研究進(jìn)展[J]. 王福軍.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2016(02)
[2]水泵水輪機(jī)四象限工作區(qū)流動(dòng)特性數(shù)值分析[J]. 夏林生,程永光,蔡芳,張曉曦.  水利學(xué)報(bào). 2015(07)
[3]燈泡式水輪機(jī)飛逸過渡過程3維CFD模擬[J]. 夏林生,程永光,張曉曦,張春澤.  四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版). 2014(05)
[4]考慮壓力管道水流慣性和調(diào)速器特性的調(diào)壓室臨界穩(wěn)定斷面研究[J]. 郭文成,楊建東,陳一明,單新健.  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2014(03)
[5]水泵水輪機(jī)流動(dòng)CFD模擬的研究進(jìn)展[J]. 尹俊連,王德忠,王樂勤,魏顯著.  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2013(06)
[6]水泵水輪機(jī)泵工況小流量波動(dòng)特性[J]. 王樂勤,劉錦濤,張樂福,覃大清,焦磊.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2011(07)
[7]軸流式水輪機(jī)模型飛逸過程三維湍流數(shù)值模擬[J]. 周大慶,吳玉林,劉樹紅.  水利學(xué)報(bào). 2010(02)
[8]混流式水輪機(jī)壓力脈動(dòng)精細(xì)模擬和分析[J]. 張宇寧,劉樹紅,吳玉林.  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2009(01)
[9]碗牛壩水電站突甩負(fù)荷過渡過程數(shù)值計(jì)算[J]. 何文學(xué),李茶青,申景濤,馮家濤,楊建國.  西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2000(06)

碩士論文
[1]水泵水輪機(jī)甩負(fù)荷過渡過程研究[D]. 付曉龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]水泵水輪機(jī)泵工況導(dǎo)葉動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬分析[D]. 高云海.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的水輪機(jī)瞬態(tài)流動(dòng)分析[D]. 華曄.西安理工大學(xué) 2009
[4]水電站有壓引水系統(tǒng)水力過渡過程計(jì)算研究[D]. 畢小劍.西安理工大學(xué) 2007
[5]導(dǎo)葉啟閉規(guī)律及水輪機(jī)特性曲線對(duì)水電站過渡過程的影響研究[D]. 王丹.武漢大學(xué) 2004
[6]水輪機(jī)組飛逸保護(hù)及退出飛逸過渡過程的研究[D]. 張健.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2001



本文編號(hào)：3689262