抽水蓄能电站高大地下厂房气流试验与数值模拟

为优化宜兴抽水蓄能电站地下厂房内的通风空调设计方案与运行模式,采用现场试验与CFD数值模拟方法,研究研究送风速度、发电机组启停组合工况以及发电机冷却排风方式等主要影响因素对气流组织的影响,分析地下水电站典型层内能量利用系数η、温度不均匀系数kT、速度不均匀系数ku的变化规律。结果表明,在现有的设计方案下,热源设备周围空气的温度显著高于厂房空间内平均温度,湿度低于厂房内平均湿度;热源周围气流由于自然对流的影响,流速有所增加。发电机层的温、湿度以及气流速度分布基本满足设计要求,但在典型热湿季节,温、湿度接近标准上限。     

数值模拟在彭水水电站通风气流设计中的应用

利用CFD技术对彭水水电站地下厂房发电机层气流组织进行了数值模拟计算。对不同的风口大小、风口数量、风口布置位置形成的室内速度场、温度场分布进行了分析对比,提出适合于实际的送风方案,并对所选方案的不同运行工况进行了数值模拟研究,研究表明：风口的布置形式对通风效果至关重要,不同的风口布置形式将会产生不同的通风气流组织形式,从而影响到厂房内的热舒适性和能耗。     

中低水头水电站厂房结构振动响应分析研究

本文依托龙开口水电站工程对中低水头大型机组电站厂房结构抗振性能进行研究,采用三维数值动力计算技术,分析厂房结构在不同运行工况及事故工况下,结构相应的振动动力响应特性,突出结构薄弱部位.从结构振动安全和人体保健两方面进行研究,研究大型水电站主厂房的结构特点、运行环境和设计要求及国内外振动控制规程,建立针对该工程的振动控制标准,校核并判别厂房结构的抗振安全性及电站振动环境健康性,为大型厂房振动控制标准提供借鉴.对运行人员集中、刚度较弱的发电机层楼板进行了深入振动研究,对比分析其与一期结构不同联接方式相应的振动响应成果,为提高厂房结构抗振安全性和改善运行环境,提出了厂房蜗壳层以上一、二期结构的合理联接方式.     

水口水电站主厂房暖通空调设计

对水口水电站主厂房暖通空调设计进行介绍，并简述了发电机层气流组织以及该设计中采用的新技术、新设备。     

抽蓄电站地下厂房全厂温湿度分布规律的数值计算研究

抽蓄电站地下厂房温湿度环境复杂,不同洞室参数相关性大,测量需要消耗大量人力物力。建立了抽水蓄能电站地下主厂房的全厂CFD数值计算模型,同时将现场对应的层间通风口测试数据作为模型的边界条件,对层间通风管道以及轴流风机进行简化,计算不同季节工况下全厂温湿度分布。计算结果与现场试验数据进行对比,验证模型的可靠性。针对水轮机层进风湿度过高的问题,提出在进风口进行冷却除湿的方案,基于建立的模型进行计算分析,论证了方案的可行性。     

丰满电站水轮发电机通风冷却系统的工程应用研究

从丰满电站水轮发电机的工程应用出发,叙述了发电机通风系统的特点和通风系统结构的选择,采用网络法计算了该电机的风量并通过真机通风试验数据验证了计算的准确性。根据通风冷却系统流体流动特点获得温度场计算的边界条件,采用有限元方法计算了转子温度场分布,根据水轮发电机转子光纤温度在线监测系统的工作原理进行系统构成分析,对关键技术问题重点考虑,实现了光纤测温技术在丰满水轮发电机温度在线监测中的应用,现场运行数据表明,系统测量数据与计算值接近,数据准确可靠。同时,针对实际运行中瞬态工况部件的温度变化易导致故障发生的情况,采用温度场计算研究了穿心螺杆短路工况和定子制动工况瞬态温升。对通风冷却系统全方位的研究可确保发电机在工程应用中安全可靠运行。     

白鹤滩水电站地下厂房蜗壳混凝土温控计算分析

选取高温季节和低温季节两种工况,对白鹤滩水电站地下厂房机组蜗壳混凝土的温度场和温度应力场进行三维有限元仿真计算分析。采取通水冷却温控措施以改善蜗壳混凝土的温度场和温度应力场,满足蜗壳混凝土温控防裂要求。分析了浇筑温度和空气温度对蜗壳混凝土温控防裂的影响。     

引子渡水电站发电机定子现场磁化试验

对发电机定子需要在现场组装的大中型水轮发电机组,定子磁化试验是在现场定子铁芯硅钢片叠装紧压完成后必须进行的一项试验,其目的是检验硅钢片制造和现场安装的整体质量。磁化试验是一项重要的试验,试验前后需进行较为复杂的数值计算,而往往计算值与实际值差别较大,国内外标准规定也不一致。本文详细介绍了引子渡水电站磁化试验所采用的新型计算方法及磁化试验的过程。     

锦屏二级水电站地下洞室开挖围岩卸荷效应分析及工程应用

根据工程地质条件,基于卸荷岩体理论对锦屏二级水电站地下洞室进行开挖数值模拟计算,以桩号厂右0+000.0剖面为主要研究对象,结合变形监测资料进行卸荷区的划分,分析围岩在开挖、卸荷、加固各工况下的塑性区演化过程。数值计算结果表明,监测点的监测位移与计算位移吻合情况较好。以主厂房第二步开挖全过程为例,可知开挖工况下围岩强卸荷区出现的塑性区在卸荷工况下进一步扩大,而在锚索加固完成后,塑性区基本消失。这说明强弱卸荷区的划分较为合理,建立的模型适当,设计锚固方案有效可行。     

糯扎渡电站机组混凝土浇筑一年六封顶

2011年12月25日,糯扎渡水电站地下主厂房5号机组发电机层混凝土完成浇筑。这是该电站一年来第6台完成发电机层浇筑的机组,地下主厂房机组混凝土实现一年六封顶。作为2012年7月电站首台机组发电的关键性工程,水电十四局公司项目部承担施工的主厂房,2011年要完成1号、6号、7号、9号机组的发电机层混凝土浇筑,     

宝应泵站流道优化计算与模型试验研究

为确保宝应泵站的进、出水流道实现水力性能的最优化，采用三维紊流数值模拟计算和透明流道模型试验的方法，根据日立公司的水泵尺寸对宝应泵站肘形进水流道和虹吸式出水流道进行了水力设计和优化，并与日立公司提出的进水流道和虹吸式出水流道进行了性能比较，取得了较为理想的结果。     

双向潜水贯流泵装置内流及水力性能分析

为明晰双向运行时潜水贯流泵装置的内流特征及水力性能,采用数值模拟技术对双向潜水贯流泵装置进行全流道计算,通过模型试验验证数值计算的有效性。结果表明：在叶轮的叶片安放角0°、双侧可调导叶的叶片调节角0°且灯泡体位于内河侧时,泵装置在排涝工况时最高效率为59.29%,引水工况时泵装置最高效率为58.41%;双向运行各流量工况时,叶轮进水侧的过流结构内部流线均平顺流态较好,叶轮出流侧的过流结构内部流态相对紊乱;在双向运行时,直管式流道的出口面轴向速度分布均匀度均大于92%,速度加权平均角均大于89°,直管式进水流道为叶轮提供良好的入流速度分布;在高效工况时,泵装置出水流道进口的偏流角均低于导叶体出口;叶轮所受的轴向力均随着流量的增大而减小。研究成果为双向潜水贯流泵装置的结构优化提供了一定的参考价值。     

中隔墩对大型泵站进水流道水力性能的影响

运用数值计算和模型试验相结合的方法,研究了在进水流道进口水流方向偏斜时,中隔墩对进水流道水力损失及流道出口断面的水流均匀度、水流入泵平均角度的影响,并对影响机理进行了初步分析。研究结果表明:在进水流道中设置中隔墩对进水流道的流态影响较小,设计流量时的流道水力损失增加约0.005m;当前池存在横向流速时,中隔墩对改善进水流道内的流态是有利的;进水流道水力损失的增加主要是由于隔墩的存在减小了过流面积,使得水流流速增加所引起的。数值计算和模型试验的结果基本一致。     

虹吸式出水流道水力性能数值计算湍流模型适用性

为寻求适用于大型低扬程泵站虹吸式出水流道水力性能数值计算的湍流模型,首先采用透明流道模型对某低扬程泵站虹吸式出水流道进行了试验研究,测试了流道水头损失并分析了流道内流态; 在网格无关性分析的基础上,选择常用的一方程湍流模型(S-A湍流模型)、二方程湍流模型(k-ε湍流模型、k-ω湍流模型)及Reynolds Stress湍流模型分别对该虹吸式出水流道水力性能进行了三维湍流流动数值计算,并将计算结果与模型试验结果进行比较。结果表明:与一方程湍流模型和Reynolds Stress湍流模型相比,二方程湍流模型在虹吸式出水流道水头损失的计算中更具优越性,采用Standard k-ε,Realizable k-ε和SST k-ω等3种二方程湍流模型计算得到的流道水头损失相对误差小于3%,其中,Standard k-ε湍流模型计算得到的流场与模型试验结果最吻合。     

大型直联式潜水泵选型及装置水力性能研究

拟拆除重建的新洲电排站老站位于南昌市名胜风景区, 该站场地布置紧张, 对水泵机组噪音和可靠性要求高。 经比选确定选用立式潜水泵装置, 采用簸箕形进水流道和井筒式出水流道, 水泵与潜水电机直联。为提高该站泵装 置水力性能, 应用基于 CFD 的方法对该站簸箕形进水流道和井筒式出水流道内水流流动分别进行了数值模拟和优 化水力设计研究, 结果表明: 经过水力优化的簸箕形进水流道出口断面的水流入泵流速分布均匀度和平均角度分别 为 96 1 6%和 88 1 7 b, 进水流道和出水流道在设计流量时的水头损失分别为 01145 m 和 0 1 385 m, 可满足潜水泵装置 高效运行的要求。采用泵装置模型试验方法对数值模拟结果进行了检验, 结果表明立式潜水泵装置最优工况的泵 装置效率达到 65%。     

低扬程泵站直管式出水流道优化设计计算及模型试验研究

针对低扬程泵站直管式出水流道水力设计中存在的问题，采用CFD理论对其进行了优化水力计算，并采用流道模型试验的方法对理论计算结果进行了验证。这种将数值模拟计算与流道模型试验相结合的方法，已应用于南水北调东线一期工程台儿庄泵站设计中。     

基于CFD方法的竖井贯流泵装置进出水流道优化设计

运用计算流体动力学方法,基于雷诺时均Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,针对通吕运河水利枢纽工程贯流泵装置特征扬程和设计参数对全流道进行数值模拟,在给定的水位资料和土建控制尺寸范围内,对竖井贯流泵装置进、出水流道进行了CFD分析和水力设计优化。通过对三种不同竖井宽度的进水流道内部流态分析、水力损失计算和泵装置效率预测,优选竖井最大宽度确定为5.4 m,该方案设计工况下进水流道水力损失为0.053 m。通过对三种不同出水流道设计方案内部流态分析、对水泵的效率影响和水力损失计算,上翘角对直管出水流道内部流态、水力损失和泵装置效率产生一定的影响,对比分析采用底部上翘角为3.56°的直管式出水流道具有较优的水力性能,且采用该方案时挡土翼墙高度可减少约1 m。竖井贯流泵装置内流CFD分析与进出水流道优化设计可为同类型泵站的设计提供优化参考。     

典型环境流条件下温排水变态率数值模拟研究

采用雷诺应力模型,对典型环境流条件下不同几何变态率的温排水出流流场、温度场进行了数值模拟研究,得到了不同工况下流场与温度场的分布情况,与物理模型试验结果基本一致。同时也发现,在模型变态率ε≤3情况下,不同变态率模型的流场与温度场基本特性大致相同,说明小变态率模型基本可以反映取排水口近水区流场与温度场的基本特性,这与前人的研究成果是一致的。     

库什塔依水电站导流兼泄洪洞底流消能设计的数值模拟

库什塔依水电站导流兼泄洪洞出口消能根据地形条件采用底流消能工消能。通过采用RNG k~ε模型模拟湍流,利用VOF法追踪自由水面,对通过物理模型试验最终确定的消力池及其辅助消能工体形进行三维流场数值模拟计算,并将物理模型试验结果与数值模拟计算结果进行对比,分析表明两者吻合较好,其结果可以为底流消能体形优化设计提供依据。     

基于转轮换型的水轮机增容改造及数值模拟

从青海铁吾电站HL160-WJ-84水轮机运行中的实际问题出发,在明确了水轮机改造的方向和目标后,对新旧型谱系列模型转轮的性能进行了对比分析。基于对比结果,初选出了D06A转轮用于技术改造试验。对改造前后的水轮机全流道进行三维湍流数值计算,给出了水轮机改造前后的水动力学特性差异。同时,对改造前后的水轮机蜗壳、转轮叶片的流态分布状况进行了分析比较,对改造后的水轮机整体水力性能进行预估。分析认为,对于小型卧式HL160机组而言,更换转轮后还需对上冠泄水孔实施改造,以防止对流场造成扰动,降低机组的效率。