气垫式调压室压缩空气热力学分析研究

为了解气垫式调压室气室内温度和压力变化过程,在水位波动方程和能量守恒方程基础上,提出了考虑传热影响的调压室内压缩空气温度和压力的计算方法,并进行了合理性验证.研究结果表明,调压室在运行工况条件下,气室内气体温度可能出现大幅度的变化,并且气室内压缩空气有可能出现负温现象;气室初始高度、初始压强、气体初始温度和水体温度对气...     

上置阻抗式调压室性能分析

针对简单圆筒式调压室不能很好地抑制调压室水位波动的缺点及常规阻抗式调压室因下部阻抗孔面积很小而不能充分反射水击波的缺点,提出上置阻抗式调压室形式,并利用特征线法计算不同阻抗孔口形式对水库-调压室-阀门引水系统的影响情况,通过实例进行对比计算,说明了上置阻抗式调压室既能有效抑制调压室内的水位波动,又能达到简单圆筒式调压室的反射效果.     

气垫式调压室热力学特性及其对围岩应力变形的影响

为了解气垫式调压室气室内压缩气体温度和压力变化规律及其对调压室围岩的应力变形特性的影响,基于水位波动方程和能量守恒方程,提出了考虑传热影响的调压室压缩空气热力学过程的计算模型,并进行合理性分析。采用裂隙岩体单向热力耦合数值方法,将调压室内空气的压力和温度作为瞬时变化边界条件,对调压室围岩的应力变形特性进行了深入分析。结果表明：在调压运行工况条件下,调压室内的空气压力和温度将发生大幅度波动变化,进而会导致围岩温度也出现相应的改变,且围岩温度呈现出显著的不均匀分布特点;节理裂隙处的岩石温度变化相对较大,且出现了较大的拉应力。     

气垫式调压室的运行特性

介绍了气垫式调压室水力过渡过程计算的数学模型，给出了具体水电站的数值计算实例。研究结果表明：随着气体多变指数m值的增加，调压室内的水位波动幅值将减小，气体压力变化幅值将增大；初始水深恒定时，随着初始气压的增加，水位波动幅值将减小，气室内气压变化幅值将增大；初始气压恒定时，随着初始水位的增加，水位波动幅值将减小，气室内气压变化幅值将增大。     

水电站水力过渡过程数值仿真的理论与实践

系统地介绍了水电站水力过渡过程数字仿真的基本理论和计算方法,过渡过程的起因和研究内容,并用多个水工模型试验测量的调压室水位、管道水锤压力及其压力过程线资料验证了计算方法及参数选择的合理性.利用CTD技术得到了调压室内的水流流态、三维流速分布以及调压室水位波动的动态演示.该数字模型已用于多个电站引、尾水系统的水力过渡过程计算,得到的调压室最高/最低涌浪水位、蜗壳及岔管断面最大/最小水锤压力、机组最大飞车转速以及它们的变化过程线,引水隧洞最大/最小内水压力包络线、小波动和水力干扰下的发电频率摆动、机组稳定性分析等成果,为工程设计提供了重要依据.     

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。     

气压式调压室水位波动试验与数值模拟

为了满足电站负荷变化,或者由于外界的扰动,调压室系统水体常常发生波动现象。调压室系统水体波动的形态,如波动幅值大小、波动周期、波动衰减率及波动稳定性等,是工程技术人员关注的问题。调压室水位波动性能的研究是调压系统的主要研究课题之一。本文根据气压式调压室水位波动的控制方程,编制了气压式调压室水位波动数值模拟程序,对波动的全过程进行数值摸拟。     

上游串联双调压室系统合理尺寸选择的研究

为了研究上游串联双调压室系统(主调压室为阻抗式,副调压室为简单式)合理的主、副调压室尺寸,结合长引水隧洞水电站工程实例,采用水锤计算的特征线法,运用过渡过程软件建立模型,对压力引水系统过渡过程进行计算研究。分析了主、副调压室不同直径组合下的调压室最高涌浪水位、波动衰减率和蜗壳末端最大水锤压力的变化规律。研究表明:对于布置双调压室系统,随着副调压室直径增大,主调压室阻抗孔对水锤压力的影响减弱;阻抗孔直径有一个临界值点,低于该点,副调压室最高涌浪水位随阻抗孔直径的增加而降低,高于该点,则上升;若副调压室直径过大,则主、副调压室水位波动衰减较慢。研究结论对类似工程合理地选择主、副调压室直径有一定参考作用。     

气垫式调压室水位和气室压力波动及状态方程多方指数影响计算研究

气垫式调压室水位和气室压力波动是规划和设计气垫式调压室所关心的问题.笔者使用四阶龙格—库塔法计算了气垫式调压室水位波动过程以及气室压力变化过程,分析了气体状态方程多方指数对调压室涌浪水位和气室压力的影响.指出在水力计算中以控制气垫式调压室最高和最低涌浪水位为计算目的,气体状态方程多方指数宜取1.0,以控制气室最高和最低...     

气垫式调压室气室常数和多方指数的影响规律分析

本文计算分析了气室常数对气垫式调压室最小室内水深、最大气室压力和水轮机蜗壳最大压力的影响。研究表明,取值工况室内水深越小,气室常数越大,调压室最大气室压力越小,水轮机蜗壳最大压力也越小。计算选取合适的气室常数是气垫式调压室水力设计的关键,过大的气室常数会使机组丢弃负荷后的室内最小水深偏低,过小的气室常数会使气垫式调压室功能失效。状态方程多方指数增大,气垫式调压室内的水位变化幅值减小,压力变化幅值增加。水力计算以控制气垫式调压室最高和最低水位为计算目的,拟取多方指数1.0;以控制连接隧洞和蜗壳压力为计算目的,拟取多方指数1.4。     

双机共用尾水调压室阻力系数试验研究

主要对水流在流入和流出调压室时,其流量比、阻抗孔面积和运行机组数目的变化对调压室阻力系数的影响开展了研究,并对双机共用尾水调压室的物理模型进行了水工试验。试验结果表明,调压室的阻力系数会随着流量比的增大和阻抗孔面积的减小而增大。其中,在分流工况时,双机运行的调压室阻力系数比单机运行的调压室阻力系数要大;在合流工况时,单机运行的调压室阻力系数与双机运行时的相差无几。试验结果可为类似型式的尾水调压室的设计与研究提供借鉴及参考。     

调压井试验模型设计的研究

对调压井系统，其中包括调压井、引水隧洞、压力管道三部分的变态模型进行了研究，提出了变态模型比尺应同时满意涌浪方程、水击方程和压力管道水击波速方程的相似条件，并通过工程实例说明了变态模型的优越性。     

差动式调压室甩荷时水位波动以及大井面积和有效阻抗孔面积的计算方法

该文从差动式调压室的基本方程出发，推求了差动式调压室理想设计时水位波动的计算公式。研究了调压室大井面积和阻抗孔面积的确定方法。利用这种方法可以方便的设计差动式调压室的尺寸，确定最高涌波水位和第二振幅，计算调压室水位的波动过程。     

控制输水管道瞬态液柱分离的空气阀调压室

提出了用于控制输水管道瞬态液柱分离的新型空气阀调压室,即在输水线路上设置一个短管,短管顶部密封,然后在它顶部设置空气阀。在正常输水时,空气阀关闭,调压室（短管）充满水体,没有气体。当调压室顶部水压下降到大气压以下时,空气阀进气,在调压室中形成气囊,防止输水管道发生液体汽化现象,或者出现超过管道承受能力的高度真空压力。当调压室底部水压超过大气压时,调压室中气体压缩,气体由空气阀缓慢排出,避免发生较大冲击水压。     

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。     

水电站调压室涌浪最不利叠加时刻的研究

在计算长引水隧洞水电站和抽水蓄能电站的调压室涌浪水位时须考虑叠加工况已是共识，但最不利叠加时刻应如何确定，一直没人作过认真探讨。本文从调压室基本方程出发，根据能量转换的观点，分析论证了最不利叠加的物理实质和发生位置，指出最不利叠加时刻应选在初始工况和叠加工况的调压室水位-隧洞流量关系曲线的相切点。通过调压室基本方程的数值解和具体抽水蓄能电站涌浪叠架的计算分析，进一步验证了该结论。     

水电站气垫式调压室布置设计

近年来,气垫式调压室在国内引水式水电站中得到了广泛应用.气垫式调压室不仅具有与常规调压室相同的抑制涌波水位的功能,而且可以降低施工难度,减少投资,保护环境,经济效益和社会效益十分显著.文章介绍了气垫式调压室的布置设计,主要包括气垫式调压室的位置选择及断面设计等内容,为水电工程设计人员提供参考     

Numerical study of flow fluctuation attenuation performance of a surge tank

The surge tank plays an important role in ensuring the stability of a water flow standard device. To study the influence of the structure and the working conditions on the regulator performance of a surge tank, a three-dimensional model, including a surge tank, the pipeline and the water tank is built, and the VOF model in the Fluent software is used to simulate the two-phase pulsatile flow in the surge tank. The inlet flow pulsation is defined by the User Defined Functions （UDF）, and the outlet flow is set to be a free jet. By calculating the flow fluctuation coefficient of the variation uader different flow conditions, the influences of the pulse frequency, the initial water level height and the baffle plate structure on the flow stability are analyzed. It is shown that the surge tank has a good attenuation effect on high-frequency pulsations, there is an optimal initial water level to suppress the fluctuations, the round holes of the baffle should ensure a certain circulation area with the bore diameter small enough to have the necessary damping effect.     

控制输水管道瞬态液柱分离的空气阀调压室

本文提出了控制输水管道瞬态液柱分离的新型空气阀调压室，就是在输水线路上设置短管形成局部凸起点，短管顶部密封，然后在它顶部设置空气阀。在正常输水时，空气阀关闭，调压室（短管）充满水体，没有气体。当调压室顶部水压下降到大气压以下时，空气阀进气，在调压室中形成气囊，防止输水管道发生液体汽化现象，或者超过管道承受能力的高度真空压力。当调压室底部水压超过大气压时，调压室中气体压缩，气体由空气阀缓慢排出，避免发生较大冲击水压。     

调压井模型试验变态比尺的研究

本文对有压井定流调压系统，其中包括调压井，进水隧洞，压力管道三部分的变态模型设计进行了系统的研究，提出了模型比尺的相关性概念，研究表明，仅从涌波方程推导相似条件往往产生顾此失彼问题，文中还提出了变态模型比尺的参数表示法，通过该方法可实现变态模型比尺的优化选择，研究还指出，当调压井的比尺小于１／２５时，整个系统完全正模型是难以实现的，得出的结论表明，不仅可以，而且应该变态模型比尺同时满足涌波方程，水