水泵水輪機(jī)多工況條件下壓力脈動(dòng)研究.pdf

1、當(dāng)前，我國電力系統(tǒng)正向大機(jī)組、大電網(wǎng)的方向發(fā)展，為了保障電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，就必須提高整個(gè)電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，同時(shí)，電網(wǎng)中也需要有相當(dāng)比例的儲(chǔ)能設(shè)備來改善各種類型電站運(yùn)行條件或者提高其供電質(zhì)量。在此背景下，抽水蓄能電站技術(shù)作為目前世界上最為成熟的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)被廣泛應(yīng)用。目前，我國已經(jīng)成為抽水蓄能工程建設(shè)最為迅速的國家。抽水蓄能電站的核心設(shè)備——水泵水輪機(jī)目前正朝著高水頭、大容量方向發(fā)展，其穩(wěn)定性問題一直為研究者所重視。由于水泵水輪機(jī)

2、在設(shè)計(jì)過程中，相比傳統(tǒng)的泵或者水輪機(jī)，需要兼顧兩者的性能，其穩(wěn)定性問題就更為突出。本文針對(duì)某型高水頭水泵水輪機(jī)在多個(gè)代表性工況下的壓力脈動(dòng)問題，采用數(shù)值計(jì)算和模型機(jī)試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行了研究。本文所做的主要工作如下:
　　(1)建立水泵水輪機(jī)模型機(jī)的全三維模型，對(duì)其水輪機(jī)工況和水泵工況下的多個(gè)工況點(diǎn)進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)計(jì)算，提取壓力脈動(dòng)值，并通過和模型機(jī)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了計(jì)算方案的可靠性。
　　(2)在水泵水輪機(jī)模型機(jī)的無葉區(qū)和

3、導(dǎo)葉區(qū)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，針對(duì)水輪機(jī)工況不同開度條件下的壓力脈動(dòng)進(jìn)行分析。包括了無葉區(qū)壓力脈動(dòng)沿圓周方向的變化，壓力脈動(dòng)沿導(dǎo)葉流道的發(fā)展變化，不同導(dǎo)葉條件下脈動(dòng)特性的對(duì)比等等。進(jìn)一步地，對(duì)不同開度下非穩(wěn)態(tài)的內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行分析，包括速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和湍動(dòng)能分布。并對(duì)隨著時(shí)間變化的內(nèi)流場(chǎng)演化過程進(jìn)行了揭示。而后，考慮到水泵水輪機(jī)能夠在水泵和水輪機(jī)兩種工況下進(jìn)行運(yùn)行的特點(diǎn)，對(duì)比分析了一個(gè)水泵工況下的壓力脈動(dòng)特點(diǎn)。
　　(3)為了研究非同步導(dǎo)葉對(duì)水泵水

4、輪機(jī)壓力脈動(dòng)特征的影響，文中設(shè)置了一個(gè)同步導(dǎo)葉工況和一個(gè)非同步導(dǎo)葉工況進(jìn)行對(duì)比研究，分析了兩種條件下，壓力脈動(dòng)的分布和傳播特性。重點(diǎn)考察了預(yù)開啟導(dǎo)葉附近區(qū)域的壓力脈動(dòng)特性變化，并研究了非同步導(dǎo)葉條件下內(nèi)流場(chǎng)隨時(shí)間的變化。
　　(4)傳統(tǒng)水泵水輪機(jī)壓力脈動(dòng)數(shù)值計(jì)算中，一般僅針對(duì)水泵水輪機(jī)本身，對(duì)其管路系統(tǒng)不加考慮，水泵水輪機(jī)三維數(shù)值計(jì)算的邊界條件是事先設(shè)定的，不能真實(shí)反應(yīng)其邊界條件的變化。因此，本文嘗試?yán)靡痪S特征線法，基于Flue