avatar avatar 我的文献 水泵水轮机驼峰区与“S”区数值模拟研究 作者 舒崚峰 单位 哈尔滨工业大学 导师 王洪杰; 覃大清 关键词 水力机械; CFD; 驼峰区; “S”区; 水泵水轮机 基金 国家科技支撑
摘要
大型火电站、核电站等的迅速发展以及生产、生活水平的快速提高,要求电网在安全、稳定、经济的前提下具有更大、更灵活的调节能力。加速建设具有双倍调峰功能的抽水蓄能电站能够有效的实现这一目标。但水泵水轮机的泵工况外特性曲线以及全特性曲线分别存在驼峰区和“S”特性区,这两个不稳定运行区分别会造成泵工况启动过程的不稳定和水轮机工况下的并网困难。为此,需要通过试验研究和数值计算,对水泵水轮机驼峰区和“S”区的不稳定性展开研究,为改善运行曲线、消除不稳定区域提供参考。为实现上述目的,本文对模型水泵水轮机内部流场进行了数值模拟,利用定常计算分析了泵模式与水轮机模式下的内部流场信息,通过改变活动导叶开度,研究了驼峰区和“S”区的发展过程;利用非定常计算得到驼峰区各工况点流场的非定常特性和压力脉动特性。本文研究内容如下:1.分别对导叶开度为18mm、22mm、32mm时水泵水轮机泵工况进行定常计算,获得三个开度下各自的外特性曲线;根据定常计算结果分析流量减小过程中三个开度各自流场的发展规律,并研究内部流动结构对外特性曲线形状的影响;最后对18mm开度驼峰区的形成原因做初步探究。2.在蜗壳出口、双列叶栅流道以及转轮进口前共布置12个测点,通过对驼峰区内的四个工况点进行非定常计算,得到这12个测点在四个工况下的压力脉动变化规律,随后利用快速傅里叶变换(FFT),得到压力脉动频谱,进而比较驼峰区内四个工况点的压力脉动频率成分,并分析流量对压力脉动的影响。此外通过非定常计算结果分析了这四个工况点的非定常流动信息。3.分别对导叶开度为5mm、10mm、32mm时的水轮机工况至制动工况段进行定常数值模拟,分别得到三个开度下各自的第一象限全特性曲线;根据定常计算结果分析了三个开度下水轮机工况、飞逸工况和制动工况的流场变化规律,探讨了流场变化与“S”区形成之间的关系。研究结果表明,偏离最优工况点时,转轮与双列叶栅内的不良流态是造成水泵工况损失增加、效率降低的主要因素,并且与驼峰区的形成有密切关系。对于水轮机运行模式,无叶区、转轮进口,转轮出口的旋涡运动以及回流现象对大开度下“S”特性区的形成有较大影响。
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