高水頭水泵水輪機(jī)在水輪機(jī)工況小開度區(qū)運(yùn)行時(shí),水流在無葉區(qū)的壓力脈動(dòng)激增、轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口產(chǎn)生流動(dòng)分離、尾水管出現(xiàn)渦流區(qū),嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此,詳細(xì)研究水泵水輪機(jī)在水輪機(jī)工況小開度區(qū)運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部異常流動(dòng)特征,提出改善其運(yùn)行性能的方法對(duì)電站以及電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文以高水頭抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)為研究對(duì)象,將水體視為弱可壓縮流體,對(duì)水輪機(jī)工況小開度區(qū)的流動(dòng)特性進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)值分析,并通過轉(zhuǎn)輪優(yōu)化設(shè)計(jì)和頂蓋補(bǔ)氣兩種方式改善機(jī)組在小開度區(qū)運(yùn)行的穩(wěn)定性。主要研究成果如下:(1)機(jī)組在水輪機(jī)工況小開度區(qū)運(yùn)行時(shí),在活動(dòng)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪之間的無葉區(qū)存在阻塞流道的環(huán)狀流動(dòng)區(qū),轉(zhuǎn)輪葉道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)分離,均可以使機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)。通過對(duì)比考慮和不考慮水體的弱可壓縮性的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn),考慮水體的弱可壓縮性時(shí),轉(zhuǎn)輪與尾水管內(nèi)水頭損失增大,機(jī)組效率有小幅降低;轉(zhuǎn)輪與活動(dòng)導(dǎo)葉之間的無葉區(qū)出現(xiàn)流動(dòng)阻塞:葉片壓力面流動(dòng)分離以及尾水管出現(xiàn)的螺旋渦帶結(jié)構(gòu)更劇烈,壓力脈動(dòng)幅值更大。因此,在研究高水頭水泵水輪機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)時(shí),有必要考慮水體的弱可壓縮性。(2)通過采用多工況多目標(biāo)優(yōu)化方法對(duì)高水頭水泵水...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 水力機(jī)械中的異常流動(dòng)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 水力機(jī)械補(bǔ)氣研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
2 數(shù)值計(jì)算基本理論及控制方程
    2.1 流體力學(xué)控制方程
    2.2 數(shù)值模擬方法
    2.3 湍流模型及控制方程
    2.4 水力機(jī)械優(yōu)化理論
    2.5 弱可壓縮概論
    2.6 氣液兩相流理論
    2.7 本章小結(jié)
3 考慮水弱可壓縮性對(duì)水輪機(jī)小開度工況流動(dòng)影響對(duì)比
    3.1 數(shù)值計(jì)算設(shè)置
    3.2 弱可壓縮性對(duì)水輪機(jī)流場(chǎng)的影響
        3.2.1 弱可壓性對(duì)水輪機(jī)小開度工況能量特性的影響
        3.2.2 弱可壓縮性對(duì)水輪機(jī)流線分布影響
        3.2.3 弱可壓縮性對(duì)過流部件表面壓力分布的影響
        3.2.4 弱可壓縮性對(duì)速度分布的影響
    3.3 考慮弱可壓縮性的非定常特性分析
        3.3.1 活動(dòng)導(dǎo)葉域及轉(zhuǎn)輪域非定常流場(chǎng)分析
        3.3.2 壓力脈動(dòng)測(cè)點(diǎn)分布
        3.3.3 活動(dòng)導(dǎo)葉及無葉區(qū)壓力脈動(dòng)分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于轉(zhuǎn)輪優(yōu)化設(shè)計(jì)的小開度異常流動(dòng)改善研究
    4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)流程及優(yōu)化結(jié)果
        4.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)流程
        4.1.2 優(yōu)化結(jié)果
    4.2 優(yōu)化結(jié)果數(shù)值計(jì)算設(shè)置
    4.3 優(yōu)化前后水輪機(jī)流場(chǎng)分布分析
        4.3.1 優(yōu)化前后水輪機(jī)工況流線分析
        4.3.2 優(yōu)化前后過流部件表面壓力分布
        4.3.3 優(yōu)化前后速度分布的分析
    4.4 優(yōu)化前后水泵工況對(duì)比分析
        4.4.1 優(yōu)化前后水泵工況能量特性分析
        4.4.2 優(yōu)化前后水泵工況流場(chǎng)分析
    4.5 本章小結(jié)
5 補(bǔ)氣對(duì)小開度異常流動(dòng)改善研究
    5.1 補(bǔ)氣方案
    5.2 小開度工況頂蓋補(bǔ)氣數(shù)值計(jì)算
        5.2.1 幾何模型
        5.2.2 邊界條件及網(wǎng)格劃分
    5.3 數(shù)值計(jì)算及結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)



本文編號(hào)：3801678