官地水电站尾水系统体型优化研究

应用计算流体力学技术对官地水电站尾水系统进行数值模拟,得到其水头损失和流态,确定设计方案.进行模型试验,并对比分析数值计算和模型试验结果,证明CFD计算结果的可靠性.通过方案对比及体型优化得出较优的尾水系统体型,该设计可供类似工程参考.     

水电站尾水系统CFD分析与优化

现有很多大中型水电站的尾水系统具有复杂的布置形式,无法直接使用经验公式求出其水头损失,需进行物理模型试验。但模型试验成本高周期长,壁面粗糙度不易模拟,而且受缩尺效应的影响。CFD数值模拟具有成本低,周期短,100%原型尺寸模拟的优势。应用计算流体力学方法对水电站尾水系统进行CFD数值模拟,得到其水头损失和流态,并对流场结构进行分析,提出尾水系统优化的一般原则。对比CFD计算和模型试验水头损失的结果,发现两者基本一致,表明用CFD进行水电站尾水系统优化是可行的,可以为工程设计提供可靠依据。     

构皮滩水电站尾水调压室底部岔管体型优化

构皮滩水电站5台水轮发电机组中有4台机组采用2台机组共用一尾水调压室的布置方式,鉴于尾水调压室底部原设计采用矩形交汇的体型致使水流状态紊乱,导致水头损失较大。为此,应用最新的CFD技术对岔管体型进行优化先确定设计方案,然后进行了模型试验,并对数值计算和模型试验结果进行了对比分析,为工程设计提供了科学的依据。     

水电站尾水系统布置方式的数值研究

对两种不同的尾水系统布置方式进行了流态和水头损失的对比分析。在雷诺时均N S方程基础上,采用k ε双方程紊流模型和刚盖假定,计算了尾水系统恒定流。计算结果与模型试验相一致,结果表明尾水岔管在调压井之后的阻抗式布置方式水头损失最小,为最佳方案。     

官地水电站尾水岔洞围岩稳定三维数值分析

雅砻江上的官地水电站尾水系统从减小水头损失角度考虑,选用调压室室外交汇方案,该方案的最大不确定因素是复杂地质条件下大跨度地下洞室的围岩稳定性。针对上述问题,采用FLAC3D有限差分数值软件,开展了尾水岔洞围岩稳定三维分析。重点研究了尾水岔洞区域围岩的变形、应力、塑性区等。计算结果表明所设计的支护参数是有保障的。同时现场监测资料也表明,当前尾水岔洞的各项力学指标均处于正常范围,围岩处于稳定状态,验证了理论计算结果的合理性。计算结果为尾水岔洞的支护设计优化提供了技术参考。     

导流洞改建尾水洞明满流过渡过程数值模拟

针对导流洞区别于常规尾水洞的水力特性,在分析总结明满流数学计算方法的基础上,采用狭缝法的特征隐式格式法建立模型,对尾水洞中明满流过渡过程进行数值模拟。结合工程实例,采集过渡过程中监测点的压力和水位极值,并利用该电站引水发电系统整体水工模型试验进行验证。对比分析得到数值计算结果与模型试验结果一致,表明该数学模型适用于导流洞改建发电尾水洞明满流过渡过程的数值模拟。     

水电站调压室内三维湍流场数值模拟

运用计算流体动力学方法(CFD)对某抽水蓄能电站尾水调压室进行了数值模拟。计算时选用适合调压室流动特性的Realizablek-ε湍流模型,采用标准SIMPLE算法,离散格式采用一阶迎风格式。计算结果揭示了调压室内流道流场的速度及压力分布规律,并据此计算出调压室水头损失系数。将水头损失系数计算结果与水力模型试验结果进行比较,发现采用CFD方法计算得到的结果不论在变化规律上还是数值上均可达到与模型试验结果相当的精度,表明CFD方法可以应用于调压室的设计和优化中。     

尾水管真空度数值计算与模型试验对比研究

尾水管真空度是水电站设计和运行中重要的调保参数之一,在数值计算中,由于采用一维非恒定流的计算方法,只可能得到尾水管进口断面真空度的平均值,而模型试验时,可以测得尾水管进口断面不同位置的真空度.采用数值计算与模型试验相结合的方法,对清江水布垭水电站尾水管的真空度进行了对比研究,结果表明:模型测得的尾水管进口断面最小动水压力既包含水击压力的变化,又包含平行细铜管方向流速分量的变化;计算值介于边壁值和积分平均值之间,边壁压力不能代表断面平均压力,积分平均压力值包含流速水头,也不能真正反映水击压力的变化,所以建议还是以计算值为设计依据.     

尾水洞出现明满流的水电站小波动稳定性分析

针对尾水位变幅较大的水电站尾水洞出口段常出现无压流或明满流等复杂流态,提出基于动态尾水边界的分析方法,即以始终保持有压流态的尾水洞中间特征断面的动态测压管水头作为尾水洞系统出口边界条件,结合数值模拟方法研究系统的小波动稳定性,并与传统的边界处理方法进行比较。结果表明采用试验数据和数值模拟相结合进行小波动稳定性分析,考虑了尾水洞无压流或明满流对系统稳定性和调节品质的影响,能够较准确地反映系统的动态特性。     

混流式水轮机尾水管流场数学模型建立及分析

以HLA855A-LJ-250型号水轮机为研究对象,针对最大水头、最小水头和额定水头3种不同工况进行全流道三维非定常数值模拟,着重分析尾水管内部流场分布规律,提取尾水管入口到出口的完整流线,并建立相应的数学模型。结果表明:额定工况下尾水管内部湍流动能和湍流粘度分布稳定,变化梯度小,内部流动最稳定,建立的数学模型拟合效果最好;最大水头工况下尾水管内部流场受空腔涡带的影响严重,在直锥段湍流动能变化梯度大,湍流粘度数值较高,容易造成尾水管内部流动不稳定,该工况下质点坐标分布波动较大,建立的数学模型较复杂;最小水头工况下尾水管内部流场变化趋势接近额定工况,该工况下建立的数学模型有较好拟合度。采用的研究方法为分析水轮机内部流场提供了新思路,有一定的借鉴意义。     

龙船厂航电枢纽电站布置优化试验研究

通过龙船厂航电枢纽水力模型试验,提出降低电站上游进水渠和下游尾水渠的导墙、尾水渠出口等高程及优化拦沙坎布置的方案,改善了电站游进水渠和下游尾水渠的运行流态,减小了其水头损失,明显提高了电站的发电效益。     

考虑连接管的调压室水头损失系数回归分析

为研究调压室结构参数与流态工况对局部水头损失系数的影响,在物理模型实测数据的基础上建立多元线性回归模型。得到了用于计算带连接管的尾水调压室水头损失系数的回归方程,并将回归分析结果与水工模型试验结果进行比较分析。研究表明：回归分析结果与水工模型试验结果吻合度高,相应回归方程能够在分流比、管径比及水流流态的交互作用下较好地反映出局部水头损失系数的变化规律,具有很强的工程适用性,可应用于调压室水力设计中水头损失系数的取值计算。     

草街水电站尾水渠段扩挖清淤优化方案研究

嘉陵江草街水电站尾水渠段由于乱石突出,水流紊乱,河床淤塞,导致运行尾水位偏高,水头损失增大,水轮机工作水头降低.针对上述问题,拟通过对渠道扩挖清淤,改善尾水渠流态,保证下泄畅通,降低尾水位,扩大水电站发电效益.建立了尾水渠段二维水流数学模型,模拟计算了多级流量下尾水渠清挖范围内水位、流场及流速分布情况,计算成果表明,扩...     

太平湾水电站尾水渠清淤工程管理及效益分析

太平湾水电站为低水头径流电站,尾水位抬高对发电水头影响很大,及时清挖尾水渠中的淤积物,可以避免电量损失。本文详细介绍尾水渠清淤工程的施工管理及清淤取得的经济效益。     

三峡地下电站变顶高尾水洞技术研究与应用

在三峡地下电站可行性研究和初步设计中,针对尾水系统设计进行了不设调压室、设调压室方案和变顶高尾水洞方案的比较,其中又分别进行了一机一洞和两机一洞方案布置型式的研究。首次在三峡地下电站进行了带模型机组的引水发电系统整体模型试验,通过大量的计算分析和模型试验,不断优化尾水系统的布置,最终采用了一机一洞变顶高尾水洞方案,并已付诸实施。对变顶高尾水洞系统的深入研究,开拓了创新思路并取得了设计经验,可为类似电站工程设计借鉴。     

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...     

有连接管的调压室水头损失系数研究

利用调压室水头损失的局部模型试验成果,研究了连接管中水流方向、连接管尺寸以及流量比对具有连接管的阻抗式调压室水头损失系数的影响。研究结果表明,调压室水头损失系数并不是仅与水流方向、连接管尺寸有关的常数,因此在对调压室系统的水力过渡过程计算中,需结合模型试验成果和数值计算结果分析确定调压室水头损失系数。     

复杂尾水系统的尾水调压室稳定断面推求

在托马假定前提下,从调压室基本方程入手,推导复杂尾水系统的尾水调压室稳定断面计算公式,并通过工程实例进行验证.计算结果表明,尾水调压室断面面积随水轮机工作水头的增大或尾水洞长度的缩短而减小.这和理论分析是一致的.     

太平湾电站泄洪后尾水渠淤积与电能损失的分析

太平湾电站为日调节、低水头、大流量水电站,尾水渠淤积后,因水头减小而造成电能损失,本文对此问题进行简要分析,供探讨。