废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机关键技术

废弃矿井抽水蓄能电站"大落差、小空间、水质差"的特点决定了废弃矿井抽水蓄能电站水泵水轮机需要满足"超高水头、小体积、高耐蚀"的要求.目前适用于废弃矿井抽水蓄能电站的水泵水轮机的研究还不够全面,以矿井水为工作介质的水泵水轮机腐蚀-磨损-空蚀耦合机理还不够系统,针对新能源消纳的水泵水轮机频繁切换工况过渡过程还不够明确,需要...     

抽水蓄能电站泵工况断电过渡过程数值试验

建立包括引水系统、调压井、水泵水轮机组与尾水系统等部件的抽水蓄能电站几何模型,采用基于VOF两相流模型的三维湍流计算方法对其泵工况断电过渡过程进行了数值试验研究,获得并分析了若干参数随时间的变化规律和不同时刻流场的演变过程,与电站原型试验资料进行了对比.结果表明:机组转速、蜗壳和尾水管进口静压极值与试验结果基本一致,三维湍流过渡过程研究方法具有较高精度.电站外特性变化剧烈,依次经历水泵、制动和水轮机瞬态工况.各部件流场的演变与外特性的变化密切相关,相互影响.制动工况流量变化存在"拐点",相应时刻反向流量最大,叶片压力不均匀,尾水管流态较差,有明显的水击现象.     

我国中小型抽水蓄能电站的发展与特色雏议

本分析了发展中小型抽水蓄能电站特色和对我国广大地区的经济发展的重要意义，并阐述其所产生的经济效益，包括静态效益，动态效益和环保效益（对保持生态环境，增加植被，水土保持等有着深远的影响），介绍了国内外抽水蓄能电站发展概况，说明其对发展地方电网，提高运行水平的作用，根据实际，建议制造业以最快速度研制出适合我国的中小型蓄能机组，填补空白点；最后希有关方面尽快制订出合理政策，创建发展的外部条件环境。     

抽水蓄能电站同发同抽等流量运行岔管水力特性

为研究抽水蓄能电站不同机组间同发同抽运行时的岔管水力特性,基于某抽水蓄能电站岔管的体型及设计参数,采用水动力模型对抽水蓄能电站同一水力单元内同发同抽等流量运行时的岔管段水力特性进行数值模拟研究。结果表明:研究范围内,同发同抽运行时岔管段水流会发生回流及低压区,最大的水头损失系数为0.5;与常规的运行工况相比,同一水力单元中进行同发同抽等流量运行时岔管内的水流流态会发生恶化、水头损失增大的现象,但从水力学的角度没有产生非常不良的流态。     

水泵水轮机全特性的新表达方式及复合工况计算

给出了一种新的水泵水轮机全特性的表达方式，在这种表达方式中单位参数（如单位力矩，单位转速及单位流量）是全特性曲线图中等开度线长度的函数。算例表明，该方法克服了原有特性曲线存在的多值性，使小开度区特性得到很好的表达，使有限开度特性与另开度特性之间有良好的衔接。应用该模型进行了为获得调压井涌浪极值的复合工况计算     

基于CFD的水轮机导叶翼型数值模拟及分析

基于RNGk-ε湍流模型和三维雷诺时均N-S方程,采用SIMPLEC算法对一个高水头、低比转速混流式水轮机进行全流道三维定常湍流计算,分析活动导叶翼型对水轮机性能的影响.数值计算结果表明,采用对称型和负曲度活动导叶可减少高水头低比转速水轮机导水机构中的漩涡、撞击和叶道涡,可使转轮的效率和出力增加,叶片背面的汽蚀得到改善.     

基于CFD的水轮机导叶空蚀研究

针对水轮机导叶的磨蚀破坏问题设计了模型试验,应用流体动力学控制方程和标准的k-ε湍流模型方程对不同导叶开度工况进行了数值模拟,结果表明模型试验导叶开度在15°到20°时可能发生空化,且主要空化区域为导叶侧面中部,以此区域作为空蚀防护的主要检测区域;在0°-20°范围内随着导叶开度的增大,空化空蚀越严重。计算结果与试验十分吻合。     

汽车水泵的数值模拟及性能预测研究

基于水力损失法对具有代表性的三个汽车水泵模型进行数值模拟,将数值计算结果与实验值对比后发现数据吻合较好,说明模拟流场基本符合真实流场,故其计算结果可用于水泵性能分析。然后在数值计算基础上分别求出三个水泵各部件的水力损失,对损失模型中的损失系数进行回归分析,得到损失系数与雷诺数、比转数之间的数学关系,并对各部件的曲线形式进行归纳总结。同时针对不同水泵的同一部件进行流场分析,提出了减小汽车水泵各部件水力损失的合理性建议,并结合机械损失与容积损失建立了汽车水泵的性能预测模型。     

抽水蓄能电站在发电工况下旋转备用效益的测算

以抽水蓄能电站各项辅助服务中最为重要一项———旋转备用辅助服务为对象,利用蒙特卡罗随机生产模拟技术,研究抽水蓄能电站最优抽水策略下发电工况下旋转备用容量的定价理论,给出了以边际成本确定旋转备用容量电价的模型方法,以及抽水蓄能电站在发电工况下旋转备用的效益模型。并结合算例说明了模型的正确性和合理性。目的在于使各厂家在发电工况下机组提供备用时能够在提供电能和提供备用之间作出合理的选择,充分体现出其容量的市场价值,使旋转备用的效益达到最优。     

蟠龙抽水蓄能电站硐室围岩三轴试验及本构模型

利用岩石全自动伺服试验仪对重庆蟠龙抽水蓄能电站硐室围岩的砂岩试样开展了不同围压下的常规三轴压缩试验,进而构建了包含统一硬化/软化函数的弹塑性本构模型并进行了验证。试验结果表明,随着围压的增大,由原生缺陷闭合引起的初始非线性变形阶段逐渐减小,试样破坏时的峰值强度随围压增大而增大,由单轴压缩时的84.8MPa增大到围压10MPa时的168.5MPa;峰值强度和围压之间呈现较好的线性关系,黏聚力和内摩擦角分别为15.2MPa和52°。数值模拟与试验数据的比较表明,提出的弹塑性本构模型能够描述砂岩的主要力学现象,验证了该模型的可靠性。     

基于转轮换型的水轮机增容改造

对新旧型谱系列模型转轮的性能进行分析，结果表明： Ｄ０６ Ａ 转轮过流能力远大于 Ｈ Ｌ１６０ 转轮，能量特性及空化特性同时优于 Ｈ Ｌ１６０ 转轮，但对同一导水机构 Ｄ０６ Ａ 水轮机导叶最大开度比 Ｈ Ｌ１６０ 要大．由流道对比得出两种转轮互换性很强．实践证明用 Ｄ０６ Ａ 转轮替代 Ｈ Ｌ１６０ 转轮可增容 ２０％ ．     

用随机生产模拟方法计算抽水蓄能电站的节煤效益

应用随机生产模拟理论,建立了等效电量函数法分段模型,从抽水蓄能的主要功能－调峰填谷作用以及较高的可靠性出发,以安徽琅琊山抽水蓄能电站为例,首先对抽水蓄能电站在电力系统中运行产生的节煤效益进行了计算和评价,然后对抽水蓄能电站最优运行方式进行了研究,从而证明了随机生产模拟方法的实用性,并由此得出了抽水蓄能电站的最佳运行方式。     

灯泡贯流式水轮机轮缘间隙流动的数值模拟

通过对灯泡贯流式水轮机在不同工况、不同轮缘间隙的泄漏流动进行数值模拟,得到了不同协联工况下轮缘间隙泄漏流动和叶片表面的压力及流线的分布规律。分析了不同轮缘间隙值下的泄漏流动对主流和水轮机效率的影响,从而为灯泡贯流式水轮机的水力设计和轮缘间隙的合理确定提供了理论依据。     

水轮机固定导叶与活动导叶的相互影响

本文通过对在专门研制的环盘式双列叶栅实验装置上所进行的固定导叶与活动导叶实验的分析,认为水轮机的固定导叶与活动导叶圆周方向的相互位置对导叶区域水流的特性和水力损失影响较大,指出了对称型和正曲率型活动导叶与固定导叶的最佳相对安放位置和流场的不同特性;建立了水轮机设计时确定固定导叶与活动导叶相对安放位置的经验公式;并分析了高水头低比转速水轮机导叶汽蚀破坏的主要水力原因。     

单立管建筑排水系统水力工况的数值模拟研究

为了探索建筑排水系统水力工况研究的新途径,以十二层单立管建筑排水系统为计算模型,利用CFD软件FLUENT对单立管建筑排水系统内由于流量变化引起的压力变化进行模拟计算.将模拟结果与实验结果进行对比表明,二维数值模拟计算结果符合排水立管内压力变化规律,模拟排水系统立管内压力变化趋势符合实际工况,实验和数值模拟无论是最大负...     

基于VOF法的絮凝搅拌器流场数值模拟

应用流体体积函数(volume fluid,VOF)法和RNGk-ε湍流模型,对絮凝搅拌器在不同搅拌速度时的流场进行了三维数值模拟。结果表明:VOF法可以较好地模拟气液界面,速度矢量模拟结果可以解释液面下凹现象;不同搅拌速度时的液相体积平均速度梯度模拟结果与搅拌机给定的平均速度梯度值非常接近;搅拌器内液相的局部速度梯度差异显著(可达2～3个数量级,桨叶附近的局部速度梯度最大),然而不同截面的平均速度梯度差异并不显著(1个数量级之内)。     

岩体单一裂隙动水注浆数值模拟研究

针对当前深部高应力地区裂隙面变形过程中咬合作用强烈,常导致局部凸起闭合形成“岛状”低水力开度区的现象,运用有限元软件建立单裂隙中部分填充固体表征非均匀水力开度模型模拟动水环境下浆液扩散过程,得出裂隙面的水力性质具有显著控制作用;计算结果表明：浆液横向最大扩散半径与低水力开度区域等效半径成负相关关系,而逆水流方向扩散半径与低水力开度区域等效半径成正相关关系。注浆是深埋碎裂岩体加固与防渗的重要技术手段,注浆变量因素对浆液最大横向扩散半径的影响程度为物理力学开度>水流速度>注浆速率>低水力开度区域有效半径;注浆变量因素对浆液逆水扩散半径的影响程度为注浆速率>物理力学开度>水流流速>低水力开度区域有效半径。相较于平行板注浆,非均匀水力开度裂隙模型更加符合实际工程状况,可为实际裂隙注浆提供参考价值。     

不同固相体积分数下水轮机内部两相流动的数值模拟

基于N-S方程,运用k-ε-Ap模型,采用笛卡尔坐标系、混合四面体非结构网格和SIMPLE算法,将混流式水轮机蜗壳、固定导叶和活动导叶作为耦合整体,对引水、导水部件在不同固相体积分数的含沙水两相流介质流动时的内部流场进行数值模拟计算.探讨不同固相体积分数下引水、导水部件内部流场两相流动机理,分析和预测不同体积分数的泥沙两相流动时蜗壳、固定导叶、活动导叶等部件的泥沙磨损状况.研究结果表明,不同固相体积分数时水轮机引水、导水部件内部流动特性具有明显差异,各部位磨蚀状况也各不相同,这与电站的实际磨损情况基本吻合.     

江水源热泵系统尾水排放试验模型的数值模拟

为研究江水源热泵系统尾水排放在江河水域中的温度扩散规律,通过建立流体控制方程,采用Fluent软件的有限体积法,对江水源热泵系统尾水排放物理试验模型的温度进行数值模拟。结果表明:尾水排放对排放口下游近水域的上层水体产生一定影响,对中层水体的影响较小,对下层水体基本没影响;从排放口到河道下游,水温逐渐降低且趋势较为缓慢;沿河道水深方向引起的水温变化较小,且受影响程度逐层递减。物理试验模型温度实测数据与数值模拟结果的误差分析表明:实测温度与数值模拟计算值的吻合性较好,相对误差在1.73%以内。