底部设置隔壁式岔管的调压室水力特性三维数值分析

为了研究底部设置隔壁式岔管的调压室复杂水力特性,通过构建底部设置隔壁式岔管的调压室结构的三维数值计算模型,分析了典型流态下调压室的水流流态特性、分流/合流流态下局部水头损失系数与分流比的关系、正常运行工况下水流流经调压室底部的水头损失系数和水头损失特性,并推导得到了水流全部流进/流出调压室的水头损失系数和流量系数转换公式,较全面阐明了底部设置隔壁式岔管的调压室的局部水力特性。结果表明,三维数值模拟方法能准确揭示相应调压室结构的水力特性,水流全部流进/流出调压室的流量系数总体介于0.6~0.8之间,与规范相比,水流流进/流出调压室的流量系数相对较大。     

岔管流动的数值模拟

应用k-ε模型和控制体积法建立了三维紊流数学模型,根据工程需要对某抽水蓄能电站的引水岔管和尾水岔管的不同体型进行了流态、流速、压力分布的数值模拟研究,在原方案计算结果的基础上提出了修改方案并进行了对比计算,给出了不同工况的水流流态、流速分布和压力分布以及相应的水头损失系数.计算结果表明,修改方案流态有明显改善,水头损失系数明显减小.     

抽水蓄能电站对称岔管的流动阻力特性

结合江苏宜兴抽水蓄能电站对称形钢岔管的试验任务,对4种分岔角的岔管水流的阻力特性进行研究。利用图像显示技术定性观察了岔管水流的流动情况,分析了其水头损失的原因。研究表明岔管水流损失因数随Re的增加而减小,当Re达到某一临界值时,损失因数不再变化,而且损失因数随分岔角的加大而加大,并给出了双机发电、双机抽水、单机发电、单机抽水4种典型工况下岔管水流阻力平方区的损失因数随分岔角变化的关系式。     

导流洞双层进水口优化与传统进水口对比研究

为了研究导流洞双层进水口优化体型后的水力特性,并对其与传统进水口布置进行比较,基于某抽水蓄能电站导流洞的设计参数,采用Fluent软件中的VOF水动力模型进行了三维数值模拟.通过改变竖井宽度,即改变水平洞与竖井进口面积比、去除竖井以及采用常规喇叭口进水口3种方案,对双层进水口进行了比较分析.分析重点包括相对流量、水流弗劳德数、相对压强以及水头损失系数等4个方面的特性.研究结果表明：面积比的变化对双层进水口的流量分配和流速分布产生了显著影响.相比于去除竖井的水平进水口,双层进水口在增加泄流量、降低进水口水头损失方面具有明显优势.在孔流流态下,双层进水口的泄流能力已接近单独采用喇叭口泄洪洞.结果显示,双层进水口的泄流主要以竖井下泄为主.在孔流流态时,双层进水口的泄流受下游泄洪洞断面的控制.其独特优势在于能快速对导流期的水平洞进行封堵,并在运行期间迅速进行泄放洞的改建,以便尽快进入运行状态.     

双向水流侧式进出水口分流墩研究

研究了双向水流侧式进出水口分流墩与进出水口水力性能之间的关系。通过水工模型试验比较,研究分流墩形状及其布置方式对进出水口各孔流道中流量和流速分布以及水头损失系数的影响。针对抽水蓄能电站库水位变化幅度大,在发电和抽水工况下进出水口水流方向相反的特点,拟定了多个试验方案,并对每个方案在高水位及低水位时不同水流方向情况下的水力性能进行试验比较。研究表明,分流墩的形状和位置与双向水流侧式进出水口的水力性能     

基于VOF模型的抽水蓄能电站全过流系统水轮机工况数值模拟

为了更加全面地分析抽水蓄能电站水轮机工况的流动特性,建立包括引水隧洞、调压井、高压管道、水泵水轮机以及尾水隧洞的全过流系统几何模型,采用两相流VOF模型对不同导叶开度的水轮机工况进行三维湍流数值模拟,计算各过流部件的水力损失,并详细分析了机组段流场。结果表明:抽水蓄能电站的水力损失主要发生在机组段,而输水系统的水力损失相对较小,约占总水力损失的18.6％;导叶开度不同从而引起叶片压力面与吸力面的压力差不同,这是导致转轮水力损失不同的主要原因;尾水管内的流态与导叶开度有关,开度越小,在尾水管进口处越容易形成回流,水力损失越大。      

异常低水头下水泵水轮机压力脉动特性分析

为了研究水泵水轮机在异常低水头下内部流动的压力脉动特性,以某抽水蓄能电站模型水泵水轮机为研究对象,基于大涡模拟方法,对模型机组进行全流道非定常数值计算.结合试验数据,分析异常低水头下流道内不同位置处压力脉动特征和流态特征,讨论流量变化对机组压力脉动特性的影响.结果表明:异常低水头下,压力脉动主要由"导叶-转轮-尾水管"之间的两级动静干涉以及肘管段结构弯曲引起水流撞击等因素共同引起;流量变化对导叶后转轮前压力脉动的频率和幅值影响不大,仅在小流量区有所区别;尾水管内压力脉动的低频值和幅值受流量变化的影响较大,而高频值则在各种流量状况下均未出现.与正常运行工况相比,水泵水轮机在异常低水头工况下的压力脉动特性明显增强,对机组的稳定性和安全性造成了十分不利的影响.     

压力流屋面雨水排水管系水力模型研究

根据压力流屋面雨水排水管系的水流特点及其水头损失的计算公式,确定了采用有限元法分析其水力平衡计算的数学模型,将各个计算管段的单元矩阵方程集合为雨水排水管系的整体矩阵方程,引入节点水压边界条件并求解管系整体矩阵方程对称正定线性方程组,从而得出各项水力要素,给出了计算程序框图,并编写了通用电算程序.经实例计算表明,此模型能够快捷准确地进行压力流屋面雨水排水管系的水力平衡计算.     

大型地下钢筋混凝土岔管的工作性态研究

结合天荒坪抽水蓄能电站的工程实际,利用三维线性及非线性有限元法研究了大型地下钢筋混凝土岔管的工作性态,分析了在内水压力及外水压力等不同荷载作用下,岔管衬砌的工作特性和围岩的应力分布规律．所得结论为大型地下钢筋混凝土岔管的设计提供了参考．     

矩形汇流室水流性态模型试验研究

对水电站地下厂房尾水系统中的矩形汇流室的水流性态进行了模型试验研究，采用水面等位线描述了各种运行工况下矩形汇流室的水流流态，阐明了下游尾水位和不同机组运行工况对矩形汇流室的水头损失和水流流态的影响．试验表明，大多数工况下，尾水隧洞进口处都有较明显的颈缩现象，它直接与汇流室的体型有关，单机运行时投入２”机组运行，双机运行时采用１＃及２＃机组同时运行，或２＃及３＃机组同时运行，对减少汇流室的水头损失和改善水流流态有利。     

电力市场背景下抽水蓄能电站交易机制设计

抽水蓄能电站具有运行灵活、反应迅速、清洁低碳等特点,可以为电力系统中提供调峰、填谷和备用电源等多种优质的辅助服务。目前中国已有河北、山东等省份开展了抽水蓄能电站抽水电量招标采购等市场化交易。随着各试点省份现货市场的逐步建立,抽水蓄能电站的市场化交易有待进一步完善提升,并形成常态化交易机制,以提升抽水蓄能电站的运行效益。对比总结了中国外抽水蓄能电站的运营模式和电价机制;针对中国现有政策机制下抽水蓄能电站运营面临的问题,提出了电力市场背景下抽水蓄能电站参与市场交易的具体方案;并以浙江省为例,进行了模拟测算。结果表明,抽水蓄能电站市场化交易机制对于引导抽水蓄能电站参与市场交易获取合理收益,提升电力市场环境下抽水蓄能电站运营效益,促进抽水蓄能电站长期健康发展具有积极意义。     

低水头混流式水泵水轮机过流能力近似计算

为了保证电力系统的稳定运行和能源的合理利用,在综合利用的多能源小电力系统中,一般通过低水头抽水蓄能电站水泵水轮机进行调节.低水头水泵水轮机过流特性直接影响其性能和效率,而自身流道参数是影响水泵水轮机过流能力的主要因素.从低水头抽水蓄能电站水泵水轮机的工作特点出发,根据水泵水轮机工作原理推导出过流能力近似计算公式.通过数值模拟方法计算了不同水头工况的流量,并与近似计算公式结果进行了对比分析.结果表明两者基本一致,且相对误差较小,在5%左右.     

上池下库循环,绿水青山常在——抽水蓄能技术应用与发展

 电力系统需要配置大容量的储能装置,补偿功率变化,适应新能源的大规模发展。更重要的是,近年来电力负荷率较低、负荷波动较大,需要对负荷进行调整。在电力系统中配置适当规模的抽水蓄能,是解决当前风电等新能源大规模发展对电网安全稳定影响问题的最佳选择。分析了抽水蓄能技术的基本原理和特性,阐述了抽水蓄能技术发展的新趋势。介绍了可变速抽水蓄能技术,探讨了双馈方式和全功率方式的整体结构,并提出了在不同模式下的控制策略,分析了新型特殊抽水蓄能电站的构成、技术挑战和解决方案。     

基于重整化群湍流模型的双向轴流泵出水结构研究

双向轴流泵装置是一种特殊的泵站形式．结合某泵站技术改造，运用三维湍流数值模拟技术对其出水结构进行研究．基于定常不可压流体的控制方程和重整化群湍流模型，应用SIMPLEC算法，数值模拟了X型双向流道泵装置三种出水结构方案内三维湍流流场．通过给出计算流速矢量分布图、流速等值线图，直观地显示了出水结构内水流流场情况．分析表明，设计控制参数不合理是导致出水结构内部流态较差的主要原因，不良流态引起水力损失增加．文中依据数值模拟结果，预测出水结构水力损失，并与实验进行了比较，表明通过采用重整化群湍流模型能较好地预测双向泵出水结构的水力性能．重整化群湍流模型在泵装置内特性数值模拟和外特性预测研究方面中有较好的推广价值．     

废弃矿井抽水蓄能电站基础建设装备关键问题及对策

 为了充分利用煤矿废弃矿井遗留的大量资源及地下空间,促进能源枯竭城市更好地转型与发展,引入煤矿废弃矿井抽水蓄能电站新技术。分析了电站建设的总体改造方案,指出了电站建立的必要性、可行性和战略意义;结合现有的工程机械装备,从掘扩支护、土方作业、辅助机械、智能机器人等4个方面论述了电站基础建设装备群的构成及其应用场景;针对电站的具体施工与运维过程,总结了电站在输水系统的稳定支护与密闭、多巷道间的节流与引流、地下厂房的防渗与加固、厂房周围天然地下水的抽排、人员及大型设备的高效与安全运输等技术难题,并给出了相应的解决方案。     

基于黑箱法的泵装置水力特性换算

针对低扬程泵站水力损失占总装置扬程比例较大、低扬程大型泵站原模型效率用传统换算方法会引起较大误差的问题,通过对泵装置中各种水力损失及影响低扬程水泵装置效率的主要因素进行理论分析,研究了根据泵段及泵装置模型试验所得到的水力特性,由泵段模型水力特性换算得原型泵段性能曲线,提出了用黑箱法求出原型泵装置水力特性的新方法.实测数据验证表明,采用黑箱法进行原模型泵装置效率换算,可提高换算精度,满足工程要求.     

大型斜轴伸泵站近零扬程流场仿真

为了分析零扬程工况水泵的内部流态、流动损失、非定常特性以及在此工况下机组运行的可行性,利用计算流体动力学技术对太浦河泵站原型机组近零扬程工况进行了定常和非定常流动特性仿真计算。通过实测验证,近零扬程工况下机组运行是稳定的。仿真计算结果与实验结果基本一致,说明所采用的定常、非定常流场理论的计算方法和水压力脉动理论的分析方法是正确的。详细分析大型泵站在近零扬程工况下的运行情况有助于更全面地把握大型泵站的运行性能及稳定运行区域。     

双向贯流泵装置特性数值模拟

采用数值仿真技术,对青龙桥河双向贯流泵各工况的装置性能曲线、汽蚀特性、流道水力损失分布、轴功率等参数进行了分析与计算．结果表明：用基于有限体积法的双方程紊流模型对泵装置流场进行数值仿真研究,是可行、有效的;利用数值仿真技术优化泵站型线,可显著地提高装置效率．     

贯流泵站液压快速闸门断流停泵过渡过程分析

基于刚性水锤理论,分析了贯流泵站泵装置水力特性、泵机组动力学特性,并运用最小二乘曲面拟合方法仿真模拟了水泵全特性曲线;建立了贯流泵站液压快速闸门断流停泵过渡过程计算的有限差分非线形方程组,并采用牛顿莱福森(Newton-Raphson)迭代法对方程组进行求解.利用该数学模型数值模拟了南水北调淮安第三抽水站贯流泵机组停泵过渡过程,结果表明,该数学模型能较好地模拟贯流泵站停泵过渡过程.