大型阻抗式尾水调压室衬砌结构三维有限元分析

大型阻抗式调压室具有断面尺寸大、结构复杂、地质条件复杂、受力复杂等特点,其结构分析及工程措施为工程重点及难点。本文以调压室为研究对象,建立调压室边墙、闸墩、阻抗板及底部流道衬砌在内的三维有限元计算模型,对施工期、运行期(特别是大波动)、检修期及地震工况下的调压室衬砌结构进行三维有限元计算分析,重点输出上述各部位的位移及应力成果值,对混凝土衬砌进行配筋计算,提出合理的衬砌配筋参数;对类似工程的调压室结构设计具有一定的参考价值。     

黄金坪水电站调压室围岩稳定及衬砌结构分析

黄金坪水电站调压室洞室规模较大,围岩以Ⅱ、Ⅲ类为主,局部为Ⅳ、Ⅴ类。通过开展三维数值仿真分析,论证大规模地下洞室的围岩稳定状况,分析不同工况下调压室衬砌结构的受力特性,提出调压室边墙衬砌、导流墩采用双层配筋,阻抗板采用分区配筋,孔口需加强配筋的设计方案。实践表明,该设计方案安全可靠,施工可行,经济合理。     

上游串联双调压室系统小波动稳定性计算分析

具有较长引水隧洞的中低水头水电站,需要设置较大断面面积的调压室,受工程地形地质因素影响,建造单一大尺寸的调压室时施工较为困难,采用间隔一定距离的上游串联双调压室系统来代替单一大尺寸的调压室更为合适。结合工程实例,用瞬变流特征线计算方法,研究了串联双调压室系统小波动稳定性的主要影响因素。结果表明:两调压室之间的距离越远,系统需要的总稳定断面面积越大,靠近机组的调压室断面面积对系统小波动稳定性的作用大于远离机组的另一个调压室。     

调压室位置对调保参数的影响

调压室位置是影响调保参数的主要因素之一。本文针对上、下游调压室及不同调压室型式进行理论分析及数值计算,证明了调压室对调保参数的作用存在最佳临界位置和变化不敏感的范围。该结果有利于地下厂房和调压室的布置,缓解了洞室围岩稳定和过渡过程之间的矛盾。究其物理本质,在机组特性、导叶关闭规律确定的前提下,蜗壳最大动水压力及尾水管最小压力主要取决于压力管道的水击压力、调压室涌浪水位两者的叠加。由于管道总长度不变,移动调压室位置,两者所起的作用相互消长,所以并非调压室越靠近厂房对调保参数越有利。     

新型调压室差动孔尺寸变化对水力过渡过程的影响

结合新型组合调压室阻抗式、溢流式和差动式的特点,建立了的基本方程及边界条件,结合算例对新型组合式调压室差动孔尺寸变化对隧道末端压力、调压室涌浪水位、蜗壳末端压力的影响进行了分析。结果表明:差动孔尺寸变化对新型组合式调压室水力过渡过程具有一定的影响,其结论对进一步研究新型组合式调压室过渡过程有良好的指导作用,对推进新型组合式调压室在水电站中的应用有很大帮助。     

基于ABAQUS的断层破碎带对调压室轴线布置影响分析

为研究断层破碎带对调压室轴线布置的影响，以金沙江昌波水电站调压室工程为例，开展了基于ABAQUS的有限元模拟计算，分析了两条断层破碎带对调压室洞室变形、应力、屈服破坏及稳定性的影响，以及随调压室轴线布置的变化，该地质弱带对调压室的影响情况；基于断层破碎带的影响变化规律，提出了受其影响小的调压室轴线布置方案。结果表明：位于该电站1号调压室下游边墙外侧的断层破碎带FC4对该调压室变形、应力、屈服和稳定性等指标的影响较大；位于调压室右端墙外的断层破碎带FC5力学参数值较高，对调压室影响很小；敏感性计算结果显示，靠近断层破碎带的调压室变形、应力、屈服和稳定性对断层破碎带的力学参数变化较敏感。随调压室轴线方位角变化，断层破碎带对调压室的影响相应变化，沿N86°E轴线布置的方案受断层破碎带影响最小。研究成果可为调压室轴线布置方案优选提供参考。     

基于hopf分岔理论的带调压室水电站 非线性稳定性分析

考虑水力系统非线性特性,建立带调压室水电站引水发电系统非线性数学模型,利用hopf 分岔的代数判据理论得到带调压室水电站非线性稳定域,并得到系统的分岔图,同时对非线性稳定域 的影响因素进行分析。研究表明:非线性稳定域要明显小于线性稳定域;调压室面积增大对系统的稳 定性有利;当调压室面积大于托马稳定断面F>F}时,Tn值对非线性稳定域有明显的影响,而当调 压室面积小于托马稳定断面F < F}时,Tn值的变化对稳定域的影响并不十分明显;同时随着负荷扰 动量的增大,系统的稳定域减小。     

北疆某引水式电站通过阻抗孔对调压室体型的优化设计

调压室是减小水锤压力传递的有效方法,调压室断面受托马稳定条件制约,阻抗孔直径是托马稳定断面的重要参数之一。通过对北疆某水电站调压室的稳定需求给出较合适的断面积,通过阻抗孔对调压室体型进行优化设计,主要涉及阻抗孔口尺寸、顶板、底板设计高程及运行工况等因素。     

水电站调压室稳定断面选择探讨

水电站调压室稳定断面的选择，对于引水发电系统的稳定性、涌波水位以及工程投资等都有很大的影响。数值模拟计算方法，能将众多重要的非线性因素加入数学模型中，选择出最优的调压室稳定断面。结合一工程实例进行了调压室稳定断面选择的计算研究，取得满意结果。     

水体惯性对调压室波动的影响分析

本文通过对调压室内和上游引水管道内的控制体进行受力分析,考虑水体惯性对调压室水位波动的影响,推导出调压室的动力方程和连续方程;本文用四阶龙格库塔法编程,通过对实例的计算分析,得出水体惯性对调压室波动的影响。     

锦屏二级水电站引水系统水力学问题研究与设计优化

建立完整的锦屏二级水电站水力过渡过程计算数学模型,结合引水系统整体物理模型试验,优化引水发电系统总体布置.论证了取消大尺寸的尾水调压室是合适的,合理选择了带有上室的上游阻抗式调压室的断面积,确定了上室底板高程和调压室底板承受的最大设计压力,讨论了锦屏二级水电站采用差动式和其它型式调压井的优缺点,讨论了引水系统水力计算和模型试验误差的影响因素,提高了工程设计人员参与科学研究的水平,节省了工程投资.     

某西部大型水电站下游调压室稳定断面选择

某西部水电站工程规模巨大,左右岸两侧各9台机组,每3台机组共用一个规模巨大的下游阻抗式调压室。本文通过对复杂输水系统下游调压室托马临界稳定断面面积的计算方法、控制工况选择及各影响因素分析、计算,最终确定合理的下游调压室稳定断面面积,为其它类似工程提供参考依据。     

恒定流条件下气垫式调压室室内水位与气压的模拟

恒定条件下,气垫式调压室室内气压与水位随机组运行工况变化而变化,该变化不仅取决于上库水位、机组出力等,而且取决于气垫式调压室室内气压设定值。若上库水位变幅较大,气压设定值将直接关系到气垫式调压室运行安全。为此,该文建立了设有气垫式调压室的引水发电系统恒定流数学模型,推导出了室内水位与气压的解析解,分析了上游水位、引用流量、初始设置水位、调压室顶部高程对室内气压与水位的影响,探讨了室内水位变幅与上库水位变幅之间的匹配关系,由此给出了室内水位/气压设定值选取范围,对电站设计和运行具有参考价值。     

带连通阀的阻抗调压室水锤防护特性研究

在大流量输水工程中,水泵抽水断电后,管线往往会有较强的压力波动,易造成沿线水位压力较低。结合某大流量输水工程,建立了带连通阀的阻抗调压室数学模型,对比分析了简单调压室、阻抗调压室和带连通阀的阻抗调压室的水锤防护特性,验证了带连通阀的阻抗调压室的优越性,并研究了其连通阀关闭规律对调压室水锤防护特性的影响。研究表明：与简单调压室和阻抗调压室相比,带连通阀的阻抗调压室水锤防护效果更佳,可有效提高调压室最低水位和沿线最小压强,减小占地面积;水泵抽水运行断电后,连通阀须尽早关闭,且存在较优关闭速率。     

组合式差动调压室差动孔敏感性分析

针对带有连接管、竖井和差动上室的组合式差动调压室,结合某长引水式电站工程实例进行仿真计算,研究差动孔流量系数组合对调压室工作性能及有压引水系统的影响。通过对调压室涌浪变化过程、机组转速升高率及蜗壳末端压力计算成果的分析,得出只有在合适的差动孔流量系数组合下,才能充分发挥上室和升管的作用,进而提高调压室的工作性能。其结论对进一步研究该组合式差动调压室水力过渡过程具有一定实际意义,对推进该型式调压室在实际工程中的应用具有积极作用。     

水电站调压室的稳定性研究

调压室的几何形状与断面尺寸是和水头损失是密切相关的,减少尾水调压室的水头损失是优化调压室系统设计的重要内容之一.对待建及已建电站的调压室的稳定性进行分析,具有非常重要的现实意义.文章讨论了"理想"调速器情况下,忽略压力管道水流、机组和负载频率的调节过程中,调压室所需满足的断面要求.最后,重点探讨了不同水位波动情况对调压...     

大型长廊式调压室围岩稳定性及结构特性三维有限元比较分析

结合三个长廊式调压室的不同地形地质条件,运用三维有限元方法,研究长廊式调压室开挖过程中围岩稳定性及运行工况和检修工况下长廊式调压室的结构特性,揭示了长廊式调压室结构的变形与应力分布规律,并对长廊式调压室的结构特性进行了系统总结.     

两种新型调压室的设计及试验论证

调压室是保证水力发电运行稳定性及供电质量的常用解决方案。以差动式及阻抗式调压室为对比对象,设计了瓣膜隔离强冲击式及涌波发电掺气耗能式两种水能自耗式调压室,侧重优化了传统调压室的消能方式,一方面通过减小调压室水位波动振幅而降低其工程造价,另一方面通过加速调压室水位波动衰减而更好地保证水电站的供电质量。通过一系列的模型试验对两种调压室的技术可行性进行了论证。结果表明：瓣膜隔离强冲击式调压室在技术上可行,各方面性能较好,可像差动式调压室一样适用于中高水头的水电站;涌波发电掺气耗能式调压室在控制涌波高度及波动衰减时长上有一定的效果,可作为传统阻抗式调压室的技术改进方案。     

预测气垫式调压室运行中的漏气量的模型研究

在调压室的设计中，预测其在运行中的空气损失量是极为必要，因为漏气量严重影响着调压室的工作性能。调压室运行中气室的超压空气通过围岩裂缝向周围渗漏的过程是涉及气体驱替孔隙水的水－气二相流过程，目前对调压室漏气量的预测大多采用经验公式。作者基于多相流理论，同时考虑水相和气相的流动及相互作用，建立水－气二相流模型，针对气垫式调压室运行过程中气压室内的气体沿单裂缝向粘土夹层渗漏的水-气二相渗流过程进行了探索性研究。模拟了不同的围岩孔隙水压力与调压室内气压力比值情况下的气压室漏气情况，结果表明，当该比值增大时，漏气量将迅速减少，验证了设置水幕的防漏措施的有效性。由于水-气二相流模型可以充分考虑调压室地质条件，水幕的压力，气室气压及围岩性质等因素的影响，为空气损失评估、水幕设计及对漏气严重的调压室进行修补提供了新的研究思路。     

鄂北地区水资源配置工程长距离大口径倒虹吸调压设施选择及水锤分析

孟楼~七方倒虹吸工程长达72.149 km,为超长全封闭有压输水系统。为了控制倒虹吸操作过程中的水锤压力,应用水锤计算软件对不设调压室和设阻抗式、气垫式、溢流式调压室等多种调压方案进行对比研究,最终确定不设调压室方案。在不设调压室的情况下,线路中部的检修阀门成为切断和开启水流的设备。对各种可能的断流、启动工况进行详细分析,给出优化的阀门启闭规律。最终确定的工程方案和设备操作方案能够满足规范规定,保证工程安全稳定运行。