部分負荷工況下水泵水輪機空化流動特性研究.pdf

1、可逆式水泵水輪機兼具儲能和發(fā)電的特點，在電力系統(tǒng)中擔任調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等重要角色。隨著抽水蓄能機組逐漸向高水頭、大容量和高速化方向發(fā)展，對機組的運行穩(wěn)定性提出了更高的要求?？栈怯绊懰C械高效安全運行的重要因素之一，嚴重時會引起流道內(nèi)水流流動紊亂并產(chǎn)生劇烈的壓力脈動，從而導(dǎo)致過流部件發(fā)生水力振動和空蝕破壞。本文針對水泵水輪機在部分負荷工況下尾水管空化渦帶誘發(fā)的一系列不穩(wěn)定流動問題，圍繞機組處于不同空化階段時流道內(nèi)復(fù)雜的空化流

2、動特性展開了相關(guān)研究。
　　以國內(nèi)某抽水蓄能電站模型水泵水輪機為研究對象，借助計算流體動力學(xué)軟件完成了空化流動的瞬態(tài)計算；結(jié)合模型試驗數(shù)據(jù)，對不同裝置空化系數(shù)下機組的內(nèi)流特性以及壓力脈動特性進行了有效預(yù)測，為水泵水輪機運行工況的合理選擇提供了一定的參考依據(jù)。主要做出以下幾個方面的工作：
　　1）基于研究對象的幾何參數(shù)，利用PRO/E軟件進行了全流道三維幾何建模，采用ICEM-CFD軟件分別完成了各過流區(qū)域的網(wǎng)格劃分工作，驗證

3、了網(wǎng)格的無關(guān)性，合理選取湍流及空化模型、設(shè)置邊界條件及確定收斂精度，建立起一套完整的模型水泵水輪機空化流動特性的數(shù)值計算模型。
　　2）基于原機組模型試驗數(shù)據(jù)，選擇各特征工況點并給定相應(yīng)的工作參數(shù)，對模型水泵水輪機進行了全流道空化流動數(shù)值計算。結(jié)合理論分析及模型試驗結(jié)果，驗證了數(shù)值計算方案的可行性，對比分析了裝置空化系數(shù)的改變對水力性能及內(nèi)流狀態(tài)的影響。結(jié)果表明，空化的發(fā)生及發(fā)展導(dǎo)致水力效率急劇下降，軸向力明顯增大，空化渦帶開始生