抽水蓄能电站上水库流态CFD模拟分析

运用CFD软件Flow-3D和RNGκ-ε湍流模型模拟分析了抽水蓄能电站上水库的进/出水口位置及其形状对流态的影响,并模拟分析了某抽水蓄能电站上水库的流态变化,提出了优化建议。结果表明,上水库圆形库面、进/出水口前设置较长引水渠流态较好且利于主流扩散,当进/出水口两侧有一定距离时可减小环流对库岸的冲刷。     

三种κ-ε模型模拟混流式水轮机转轮叶片湍流场差异性比较

为比较Standardκ-ε模型、RNGκ-ε模型、Realizableκ-ε模型用于水轮机数值模拟时的异同,采用三种κ-ε模型对不同工况下带有副叶片的混流式水轮机转轮进行了三维定常湍流数值模拟,流场求解使用分离式解法,压力场求解使用SIMPLEC算法。结果表明,三种κ-ε模型用于水轮机的数值模拟具有一定的准确性和适用性,在相同模拟条件下都可得出与实际流态大致吻合的结果,但在计算量、捕捉流动细节及计算精度等方面存在差异,可为水轮机数值模拟研究中κ-ε模型的选择提供参考和依据。     

湍流模型在肘形进水流道三维流场数值模拟中的适用性研究

为找到可准确模拟低扬程泵站肘形进水流道水流流动的湍流模型,在对肘形进水流道进行网格无关性分析的基础上,选用S-A、Standardκ-ε、RNGκ-ε、Realizableκ-ε、Standardκ-ω、SSTκ-ω和RSM等7种常用湍流模型分别对肘形进水流道三维湍流流动进行数值模拟,并从流道水头损失和流态两个方面与流道模型试验结果进行比较。结果表明,不同湍流模型满足网格无关性所需的网格数量不同,RNGκ-ε、Realizableκ-ε和S-A湍流模型数值模拟的水力损失与模型试验结果的相对误差分别为1.01%、7.07%、9.09%,RNGκ-ε与Realizableκ-ε湍流模型计算得到的流场几乎完全相同,建议在对肘形进水流道三维湍流流动进行数值模拟时优先考虑采用RNGκ-ε湍流模型。研究成果可为进水流道三维湍流流动数值模拟的模型选择提供依据。     

抽水蓄能电站调压室阻抗系数的三维数值模拟

选用适合调压室流动的三维可视化k-ε双方程湍流模型以及考虑边壁粗糙度的壁函数,采用一阶精度及S IM PLE算法,以FLUENT流体计算软件为计算平台,对抽水蓄能电站调压室流场进行了数值模拟。通过对比和分析表明,在分流、合流两种流态下利用计算流体动力学CFD方法计算得到的水头损失系数值与常规物理模型试验得到的结果,在规律和数值上基本吻合,表明计算流体动力学可以应用于抽水蓄能电站调压室的优化设计中。     

不同湍流模型在水轮机数值计算中的适用性探究

为探究不同湍流模型在水轮机数值计算中的适用性,运用UG三维建模软件建立混流式水轮机模型,在ICEM中分别进行网格划分,导入FLUENT软件,分别采用RNGκ-ε、Realizableκ-ε与SST三种湍流模型计算水轮机3种运行工况得转轮扭矩、尾水管测试线上的速度及监测点P的压力脉动,并与水轮机的试验数据进行对比。结果表明,SST湍流模型较适用于转轮扭矩的计算;Realizableκ-ε、RNGκ-ε、SST湍流模型各自较适用于小流量、最优及大流量工况下流场分布的计算。     

抽水蓄能电站侧式双进/出水口三维数值模拟

采用Realizable k-ε紊流数学模型对抽水蓄能电站侧式双进/出水口进流水流特性进行数值模拟,并将计算结果与物理模型试验的测量结果进行比较,验证了三维数值模拟计算的准确可靠性.模拟结果表明,该方法计算流体力学方便快捷,并可达到物理模型试验的精度.     

抽水蓄能电站上库侧式进/出水口数值模拟

进/出水口是抽水蓄能电站输水系统的重要组成部分,其水力性能直接关系到抽水蓄能电站的运行和经济效益。利用CFD软件,对某抽水蓄能电站上库四孔侧式进/出水口进行数值模拟计算,模拟其在不同库水位、不同运行工况下的水力特性,包括水头损失、通道中流量分配及流速分布情况。结果表明,该方法得到的数值模拟结果均符合客观规律,与物理模型试验结果具有较好的一致性和精度,可实现对抽水蓄能电站上库侧式进/出水口水力特性的预测,对指导实际工程建设具有一定意义。     

抽水蓄能电站同发同抽水力特性VOF数值模拟

为了有效缓解电网突然出现的电力不平衡现象,同一个抽水蓄能电站不同水力单元机组同时分别发电及抽水运行,是对抽水蓄能运行及调度方式的一个重大创新措施。以某抽水蓄能电站上库为例,通过数学模型研究上库进/出水口在同发同抽工况下的库区水流流态、流道的水力特性、库区漩涡特性等水力参数的变化规律。结果表明,VOF方法可很好地模拟抽水蓄能同发同抽过程;同发同抽工况下,库区内进出水口附近局部水流流态与单向运行工况基本一致,但是两进/出水口之间形成连通的水流通道,库区内形成大范围横向流动,致使抽水单元大部分水流再次进入发电单元。     

江苏宜兴铜官水抽水蓄能电站上库及进／出水口研究

简要介绍了江苏省正在筹建的大型抽水蓄能电站-铜官山抽水蓄能电站，包括其在江苏电网中的作用、枢纽特征。并对该电站上库及进/出水口水工模型试验的方法、研究内容和水力损失及库区流态等主要成果进行了描述。获得的数据和结论可供同类工程设计、运行参考。     

湍流燃烧模型对某燃气轮机燃烧室性能计算的影响

针对某型燃气轮机环形燃烧室,通过数值模拟,对比分析了Standardk—ε、RNGk-ε、Realizable k-ε、Standard k-ω、雷诺应力五种湍流模型以及简单概率密度模型（PDF）、有限速率模型、涡耗散模型（ED）、涡耗散概念模型（EDC）四种燃烧模型对环形燃烧室性能计算的影响。结果表明：Realizable k-ε模型模拟的冷态流场与PIV试验测量结果最符合;EDC模型最能合理的模拟燃烧效果,但在预测NOx排放时不如有限速率模型精确。以上结论为后续该型号燃气轮机环形燃烧室的数值计算和设计提供了参考。     

计及电网频率稳定的抽水蓄能电站控制策略研究

针对抽水蓄能电站参与系统频率调节问题,分别研究了定速与变速抽水蓄能电站对区域电网频率稳定的调节作用。对于定速抽水蓄能电站,分析了不同网架结构下定速抽水蓄能电站基于负荷频率调节效应的频率恢复结果;对于变速抽水蓄能电站,建立PSCAD平台下可变速抽水蓄能电站机组的数学模型,基于ω-f曲线自适应整定比例-积分-微分（PID）控制器环节参数,实时控制抽水蓄能机组电机转速调节系统频率。仿真分析表明,定速与变速抽水蓄能电站均能有效实现电力系统能量存储与时序转移,调节供需失衡进而保障系统频率稳定。     

某250 MW抽水蓄能机组异常低扬程水泵工况启动试验

某抽水蓄能电站上库无天然径流,为减少外接水泵向上库蓄水的投资并缩短基建工期,首台机组以水泵工况模式启动。对异常低扬程下机组首次水泵工况启动涉及到的关键安全技术问题进行梳理总结,优化修改水泵工况正常启动过程中的抽水造压控制流程。分析了机组抽水启动过程及抽水稳态工况下振动、摆度及水流压力脉动等稳定性指标试验数据,并研究了水流压力脉动和机组稳定性间的内在联系,可为后续类似抽水蓄能电站设计、调试提供借鉴。     

江苏宜兴铜官山抽水蓄能电站上库及进/出水口研究

简要介绍了江苏省正在筹建的大型抽水蓄能电站——铜官山抽水蓄能电站 ,包括其在江苏电网中的作用、枢纽特征。并对该电站上库及进 /出水口水工模型试验的方法、研究内容和水力损失及库区流态等主要成果进行了描述。获得的数据和结论可供同类工程设计、运行参考     

提高抽蓄电站进/出水口过栅流速均匀性的数值模拟研究

为提高抽水蓄能电站进/出水口过栅流速均匀性，采用标准κ-ε紊流模型，对不同方案下的蛟河抽水蓄能电站进/出水口过栅水流流态进行了数值模拟。结果表明，在进/出水口其他尺寸符合常规的条件下，减少分流墩厚度(最小厚度取决于结构安全需求)可明显提高过栅流速均匀性。     

严寒地区抽水蓄能水库砌石岸坡破坏原因分析

为避免寒冷地区抽水蓄能电站岸坡砌石拔出及止水撕裂破坏的问题,以抽水蓄能电站蒲石河上库冰冻为例,分析了水库水流条件、机组运行规律、气温变化等因素对冰层形成厚度及分布的影响;并实测了典型位置的冰压力,依据实测数据和现场破坏情况分析了冰压力、基土冻胀及风浪、浮力拉拔对上库砌石岸坡的破坏情况。结果表明,浮力拉拔破坏是造成岸坡砌石拔出及止水撕裂破坏的主要原因。     

室内流场湍流模型对比研究

为探明不同湍流模型求解室内流场的适用性,基于计算流体力学软件Fluent和Airpak的零方程模型、室内零方程模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型,对暖通空调领域三种典型室内流场(无障碍物时的等温强制对流、有障碍物时的等温强制对流、有内热源时的混合对流)开展数值模拟,并将数值模拟得到的风速分布与实测值进行对比分析。结果表明:基于Fluent的Realizable k-ε模型和基于Airpak的RNG k-ε模型能够准确预测三种典型室内流场的速度分布;室内零方程模型对于室内无障碍物时的等温强制对流预测结果较差,而对于有障碍物时的等温强制对流和有内热源时的混合对流,在计算精度要求不是特别高的工程计算中可以使用;零方程模型对三种典型室内流场的预测结果均较差,在室内流场特性研究中应避免使用。     

某大型抽水蓄能电站上水库初蓄期安全运行性态分析

发展抽水蓄能是构建现代能源体系的重要战略举措。随着我国大型抽水蓄能电站的批量开工建设,水工安全监测、安全运行管理日益受到重视。基于原型监测成果,研究了某大型抽水蓄能电站上水库初蓄期安全运行特性,发现上库坝群沉降分布与各坝段坝高、坝体大小相关,渐趋于稳定,其中主坝外部沉降总体呈W形分布,内部最大沉降集中在坝体中下部靠下游侧;坝后和库底总渗漏量小,防渗体系总体运行正常。综合分析认为上水库各建筑物初蓄期间运行正常,总体处于安全状态。     

我国的抽水蓄能电站建设

我国有许多适宜建设常规水电站的站址,但是抽水蓄能电站较少,其优越性还末充分体现出来。早先建设的抽水蓄能电站规模较小,主要是为了灌溉。近年来,随着我国许多城市高峰用电量的激增,在北京、上海、广州、杭州等中心负荷城市附近建设大抽水蓄能电站十分必要。已提出了三项大     

PCA模糊综合评价在抽水蓄能电站选择防渗材料中的应用

针对目前抽水蓄能电站库底防渗材料的现状,确立了抽水蓄能电站防渗材料综合评价指标体系。在利用主成分分析(PCA)法对所建立的指标体系进行筛选的基础上,采用模糊综合评价模型进行测评,并通过对土工膜、钢筋混凝土面板和沥青混凝土面板3种材料的经济性、环境效益和社会效用的分析,采用专家打分数据对泰安抽水蓄能电站进行实证分析。研究结果表明,该模型效果良好,方法实用可行。     

沙河抽水蓄能电站可行性研究

本文就沙河抽水蓄能电站若干重要问题：电站建设必要性，装机规模，上库特征水位，挡水建筑物和厂房型式及经济评价等进行论证，说明电站建设的必要性和合理性。