抽水蓄能电站进出水口水力学试验研究

本文对已有的部分抽水蓄能电站侧式进出水口的设计和试验研究资料进行了综合及分析研究,重点介绍了模型试验的研究方法、进出水口设计应注意的问题和一些试验研究成果,可供应用参考。     

抽水蓄能电站竖井式进出水口水力试验研究及数值模拟

竖井式进出水口在抽水蓄能电站上库的应用和研究情况在国内较少。本文结合某抽水蓄能电站上库模型试验任务,利用模型试验及数值计算方法,对某体型进出水口的发电和抽水各种工况下的进出水口流速分布、水头损失、旋涡等水流特征进行了分析研究。从堰型和防涡梁角度进行了体型优化,提出了阶梯防涡梁的优化体型。该研究内容,对于双向水流的流道研究,具有重要的参考价值。     

马山抽水蓄能电站竖井式进/出水口轴对称流场数值模拟

竖井式抽水蓄能电站竖井式进／出口概化为轴对称模型,采用雷诺应力模型(RSM)和VOF法,对抽水工况出流工况下竖井扩散段,孔口及防涡梁下的水流流动特性进行了数值模拟。数值计算结果的合理性得到了模型试验结果的验证,表明轴对称模型接近三维模型的模拟精度,有助于设计阶段体型优化。最后对抽水工况和发电工况下的流场和能量场的特性了初步探讨。     

抽水蓄能电站竖式进/出水口CFD水力优化

受转弯影响,抽水蓄能电站竖式进/出水口在抽水工况下往往会出现严重偏流,影响电站运行稳定性与安全性。本文采用最新的CFD方法对竖式进/出水口流态的影响因素进行模拟,分析了一系列体型与流态的规律性,提出了组合弯管结合长倒锥体的优化方案。该方案使出流的环向分布和垂向分布都比较均匀。结合具体工程,将原方案和优化方案进行对比,证明优化方案在抽水工况下的上水库孔口出流流态明显改善。     

抽水蓄能电站竖井式出水口三维数据模拟

盖板竖井式进 出水口是抽水蓄能电站采用的形式之一 ,出流工况的水力学问题是其难点问题。本文利用三维k ε紊流数学模型 ,针对西龙池抽水蓄能电站上水库盖板竖井式进 出水口 ,研究了抽水工况出流时竖井扩散段、孔口附近的流动特性 ,探讨孔口底板附近反向流速的成因。数值计算结果得到了物理模型试验结果的验证     

抽水蓄能电站侧式进/出水口数值模拟

侧式进/出水口作为目前抽水蓄能电站的主要形式,具有双向水流的特点.本文采用雷诺应力紊流模型(RSM)对侧式进/出水口进行了三维紊流数值模拟,数值计算结果得到了物理模型试验结果的验证,并对三孔侧式进/出水口分流墩间距进行了优化,来流不均匀性对分流的影响进行了定量描述,对弯道后水流的不均匀性进行了探讨.     

拦污栅结构对进出水口水力特性影响试验研究

对于进出水口水力特性研究,尤其是物理模型试验,由于拦污栅栅条细、间隔近,模型模拟困难,因此一般不模拟拦污栅结构本身。为探究双向流动条件下拦污栅结构对进出水口水力特性的影响,本文建立了大尺度进出水口试验装置,开展模拟拦污栅结构（有栅）和不模拟拦污栅结构（无栅）的进出水口水力特性试验研究。结果表明：拦污栅结构使断面时均流速分布均匀化,出流工况有栅的流速不均匀系数比无栅的改善了7.1%,进流工况有栅的流速不均匀系数与无栅的基本相同;拦污栅结构对水流的扰动使流速脉动剧烈,紊动强度增大,出流工况和进流工况有栅的平均紊动强度比无栅的分别增大了49.0%和38.5%;拦污栅结构对进出水口流量分配基本无影响;拦污栅结构使进出水口水头损失有所增大,出流工况和进流工况有栅的进出水口水头损失系数比无栅的分别增大了6.3%和7.2%。有栅和无栅的进出水口水力指标,除紊动强度差别较大外,其余差别不大,因此研究进出水口水力特性时不模拟拦污栅结构的结果基本能反映进出水口的水力学特性。研究成果可为进出水口及拦污栅设计提供参考。     

竖井式进/出水口工程尺度SPH方法模拟研究

抽水蓄能电站是清洁能源体系的重要调节设施,进/出水口的水力特性直接影响抽水蓄能电站运维和收益。抽水蓄能电站竖井式进/出水口水力特性的数值模拟多采用基于网格的欧拉方法,但由于弯管段体型突变,导致孔口区域流场计算精度下降。为了克服欧拉法网格畸变的不足,本文尝试无网格的拉格朗日光滑粒子流体动力学SPH方法对含弯管段的竖井式进/出水口水力特性进行工程尺度精细模拟。结果表明,通过GPU硬件加速,实现了工程尺度的千万级粒子数SPH模拟计算,结果精度较高;对比模型试验结果,发电/抽水工况下上水库至直管段水头损失系数模拟相对误差为15.79%和19.51%,孔口断面流速不均匀系数模拟相对误差为6.30%和3.20%;对比PIV测量结果,弯管段模拟结果一致性较高,但扩散段流动分离现象较明显;对比不包含弯管段的Fluent计算结果,导流锥附近无漩涡且孔口回流区域面积更小。研究发现,相较于欧拉法,SPH方法更清晰地模拟流动分离、二次流等复杂紊流现象,且在局部体型突变处模拟更贴近实际流动特征,具有较大模拟应用潜力。     

TRIZ创新方法剖析抽水蓄能电站进/出水口设计

创新设计需要创新理论和方法为指导,TRIZ创新理论是可以借鉴的较为成熟的创新理论。以抽水蓄能电站进/出水口设计为例,分析设计对象的特征及其设计原则,以可行性研究报告和初步设计两个阶段的设计任务为内容,引入TRIZ原理,分别建立其系统分析模型。通过分析模型的结构组成特征、结构之间连接关系、结构受力作用、水流与结构之间作用关系和水流被结构约束控制关系等内容,采用TRIZ原理的功能分析、因果分析、组件裁剪、资源分析和尺寸-时间-成本创新思维方法等工具,解决工程设计过程中矛盾和问题,获得相应的设计方案。结合行业要求,分析设计方案,应用于实际工程,优化进/出水口结构。进而揭示抽水蓄能电站进/出水口设计要点,剖析工程设计过程,从而证明了TRIZ创新系统对工程设计环节的有效性和指导性。     

侧式短进出水口水力试验及体型优化

本文结合大树子抽水蓄能水电站下库进出水口试验任务,对侧式短进出水口在不同工况下的流速分布、水头损失、库区流态等水流特性进行了水力模型试验研究。对原设计体型成功进行了优化,使各项水力参数达到比较理想的效果,解决了抽水蓄能电站侧式短进出水口在出流时流态分布不均匀与水头损失系数偏大的难题。     

湖北白莲河抽水蓄能电站500kV电缆施工技术

以湖北白莲河抽水蓄能电站500kV电缆工程施工为实例,提出电缆高落差敷设所遇到的问题和解决办法,并对比目前110kV、220kV电缆终端的组装,指出500kV电缆终端组装施工在进度控制、管理及工艺方面的优点。     

湖北电网兴建抽水蓄能电站的必要性

火电为主的电网兴建抽水蓄能电站的必要性问题,大多数专家持肯定态度。然而在水电比重较大的电网,比如象湖北这样水电占一半以上的电网兴建抽水蓄能电站,便要产生各种疑问。现就水、火电网的调峰能力、抽水蓄能的合适比例、电网运行经济性及抽水蓄能运行方式等问题做了研究,以期大家能了解湖北电网火电机组营运的实际困难以及湖北兴建一定比例抽水蓄能电站的必要性。     

抽水蓄能机组电动运行方式无功电压控制研究

抽水蓄能机组具有四象限运行能力,在电网调峰中发挥重要作用。山西电网配置有4×300MW的西龙池抽蓄机组,为接纳更多的风电,需要西龙池抽水蓄能电站多台机组抽水运行,由此会带来西龙池电站500k V母线电压降低,影响电网安全运行。本文通过仿真分析和现场试验的手段研究了西龙池电站在3台及以上机组抽水工况下,机组发出无功量对机组安全、电网电压及系统稳定性的影响,给出了机组运行的最优无功值。