超长引水明渠水电站的过渡过程和运行调度

过渡过程计算分析对水电站安全运行极为重要。基于一维明渠和有压管道的非恒定流基本理论,针对某具有超长引水明渠的水电站,构建了"长引水明渠+压力前池+压力管道+机组"的过渡过程数学模型。根据边界条件,分别利用特征线法计算有压管道的瞬变过程和Preissmann隐式差分法计算明渠的瞬变过程。重点分析了本电站在机组甩负荷工况和增负荷工况下,引水明渠和压力前池中水位和流量的变化过程。并根据明渠浅水波传播慢的特点,针对电站增负荷工况,提出了该电站合理的运行调度方式,既保证了引水明渠及前池的最低水位满足安全运行要求,又保证了电站运行时一定的经济效益,可对类似的工程运行提供参考。     

明渠—前池—有压引水系统水力瞬变过程计算研究

针对水电站明渠—前池—有压引水系统水力瞬变过程中明渠段和有压段时间步长相差大、计算过程复杂等问题,提出了有限差分法和特征线法相结合的计算方法。对明渠和有压引水系统分别采用有限差分法与特征线法计算,把前池当集中元件处理,联合水轮机、调速器计算模型,采用统一的时间步长,在Simulink中采用模块化编程,进行过渡过程计算。将模型应用于MZD水电站水力瞬变过程计算,得到关键节点调压室的最高涌浪水位计算值为2 178.96 m,而物理试验值为2 178.57 m,二者非常接近。调压室水位波动过程线与试验结果亦吻合良好。研究表明,有限差分法和特征线法相结合,实现了明渠段和有压段时间步长的统一,降低了计算的复杂程度,可用于明渠—前池—有压引水系统设计。     

喀麦隆曼维莱水电站大波动过渡过程分析

喀麦隆曼维莱水电站引水系统主要由输水渠道、前池、压力管道、水轮机和尾水管等主要建筑物组成,其水力特性复杂,涉及渠道流的水面线和瞬变流计算分析,以及有压管流的瞬变流计算分析。通过对该电站大波动过渡过程进行模拟分析,为工程设计提供科学的依据以及切实可行的控制和保护措施,确保曼维莱水电站的安全、经济与稳定运行。     

长引水明渠水力瞬变特性的模拟与分析

基于扩散法的显式差分格式,推求出用于计算明渠的圣维南方程组及求解内部断面流速和水深的矩阵表达式,对以往的求解形式进行简化和创新。结合工程实例,将所建立的显格式模型与以往求解过程中常用的隐式求解法进行对比分析,得出对于单一特性明渠瞬变流的计算分析可优选显式法的结论;并且通过对变特性明渠水力瞬变特性的分析,得出典型工况下压力前池运行水位及明渠引用流量的变化过程和控制情形,为长引水明渠的运行设计和水力瞬变特性分析提供依据。     

径流式电站渠道及前池水力设计

径流式电站在运行时突然丢弃或增加负荷，都会使引水渠道和前池出现最高涌波水位或最低落波水位，从而在水力设计上需要确定渠道边墙和前池的墙顶高程及压力管道进口的淹没水深。本文采用《水电站引水渠道及前池设计规范》（DL／T5079—1997）中的行进波方法，进行了波速和波高计算、最高和最低水位线计算。实践证明，计算结果满足设计要求。     

稜柱体明渠不稳定流的实用计算方法

在设计水电站引水明渠时,需研究水电站负荷发生变化时明渠和前池的水位波动情况,以便选定明渠和前池的运行方式;确定渠台高程和前池容积;在一定条件下还可以     

水电站长引水渠道水力瞬变过程计算研究

运用水电站长渠道引水水力瞬变过程计算方程,分析计算了白龙江横丹水电站长引水渠道各种工况下的运行情况。在计算正常运行工况的基础上,重点研究了在机组增、甩负荷时,瞬变运行状况下的非恒定流运动。对工程是否采用溢流侧堰,进行了对比计算,得到了最危险工况下的前池最高及最低水位,建议工程采用降低引水渠底高程0.5m,取消侧堰工程的方案。     

南水北调中线北京段泵站前池调节容积的合理选择

通过研究南水北调中线工程北京段泵站前池可调节容积参数的设计，提出了从实际运行调节人手，通过详细的水力瞬变计算分析问题的方法及其数学模型。研究表明：(1)泵站上游明渠可以视为前池的延伸，在设计前池可调节容积参数时必须考虑上游明渠的调蓄能力；(2)为了启泵，上游应当先增加相应的流量．当前池水位开始上升到预设水位后才开始启泵；(3)正常停泵的程序是，首先减少泵站上游明渠的流量，然后当前池水位开始下降到预设最低水位后才开始停泵。通过计算分析，得到了所研究系统前池可调节容积的合理参数，成果已被工程设计采用。     

压力钢管爆管对并联调压室水电站瞬变流的影响

为了研究水电站压力钢管爆管的特殊水力瞬变特性及其对运行机组的影响,建立压力钢管爆管计算模型,结合设置并联调压室的水电站,开展了明钢管爆管的瞬变流分析,研究了不同爆管特征断面和爆管孔口面积下水力-机械系统的水力参数特征。结果表明:水电站压力钢管爆管的瞬变特性与爆管位置及爆口面积大小密切相关;爆管支路的流量和压力发生剧烈变化,引起机组蜗壳失压、引水调压室漏空等典型事故现象;爆管支路蝶阀的关闭控制和并联调压室的存在,可以有效降低对并联支路和运行机组的影响。     

基于CFD的水电站压力前池流 态特性研究

以某水电站压力前池为研究对象,采用RNG K - s瑞流模型和运用CFD ( computational fluid dynamics)方法对压力前池的流态特性进行三维数值研究。通过对水电站全甩负荷、一台机组增负荷、两台机组依次增负荷三种典型工况下压力前池流态特性的数值分析,揭示了压力前池流态分布和水位变化特性。结果表明:在全甩负荷和增负荷工况下,压力前池内虽出现回流漩涡但进水口水流流态较好、水位波动稳定,从而为压力前池水力优化设计提供了依据。     

白鹤滩尾水隧洞明满流对水电站稳定性的影响

白鹤滩水电站单机容量为1 000 MW,规模居世界第二。对于水电站而言,引水发电系统的稳定性尤为重要,而该水电站的尾水隧洞存在着明满流现象,严重影响到了引水发电系统的稳定性。为此,采用特征隐格式下的虚拟狭缝法,分析了尾水隧洞内不同流态对机组稳定性及尾水调压室水位波动的影响。分析结果表明：当明满流段流态为明流时,可以加速调压室水位波动收敛,有利于输水系统的稳定;当流态为明满过渡流时,其压力脉动现象会导致机组调节品质变差,不利于输水系统的稳定。此外,明满流段的长度对机组调节品质影响很小,长度的选取不受输水系统稳定性限制。研究成果可为类似输水系统设计和研究提供参考。     

水力过渡过程中坝后式水电站流道压力空间分布特性

为了保证水电站运行安全,有效控制水力过渡过程中坝后式水电站流道压力变化,必须明确水力过渡过程中流道的三维压力分布特性。为此,以三峡右岸水电站这一典型的坝后式水电站为研究对象,对水力过渡过程中流道三维空间压力分布特性进行研究。结果显示,当导叶采用三段折线式关闭规律在额定工况下甩全部负荷时,水电站流道不同区域的压力瞬变规律具有不同的特征,同一过水断面上不同位置瞬时压力差值较大,特别在活动导叶外缘断面、转轮出口断面及尾水管肘管段出口断面,其同一时刻最大压力和最小压力的最大差值达393.207%。研究结果表明,对引水道短、断面面积大的水电站,采用三维数值模拟较传统一维特征线法更能反映水力过渡过程中流道的压力瞬变特性,为水电站的安全运行提供更好的保障。     

向家坝水电站右岸变顶高尾水洞的水力计算

向家坝水电站尾水下接金沙江，江水位变幅大，尾水隧洞选用变顶高尾水洞方案时可不建尾水调压室，但洞内压力和明满交界面会随水流过渡过程变化。经建立包含引水系统、机组和调速器在内的计算机仿真程序的水力过渡过程计算表明，变顶高尾水隧洞方案在明满交替流工况下，未产生气囊，洞顶内水压力变幅不大，对机组没有产生不利影响，电站调节系统能满足大、小波动稳定的要求。     

气垫式调压室参数选择及涌波计算

气垫式调压室是用于控制水电站水力过渡过程的新型调压室，具有布置灵活，适应水位变幅大和电站负荷变化后调压室水位波动小的优点，国外已应用于控制水电站引水系统和火电站供水系统水力地渡过程。本文介绍了气垫式调压室的工作原理，参数选择及涌波计算方法。     

两级串联水电站联合调节运行方式的研究

针对长明渠引水和无调节容量的压力前池的两级串联式水电站联合运行方式进行了研究,在对其调试经验分析的基础上提出了"串联运行功率—水位控制"的运行方式,旨在通过计算机控制协调电站联合运行,解决变负荷过程中两级电站间暂时的流量不平衡,并消除电站运行中机组发生事故对联合运行的影响。     

调压井不同布置方案的对比计算研究

进行调压井不同布置方案的对比研究是长距离有压引水式水电站引水线路规划、设计中不可缺少的重要环节。如何选择、合理布置调压井的位置,不仅关系到有压隧洞和压力管道的投资费用多少,而且影响到整个引水系统的工作稳定性。结合某长距离有压引水式水电站,利用特征线法对两种不同典型调压井位置进行了水力过渡过程的计算研究,其结论对长距离压力引水式水电工程的建设有重要的意义。     

桥巩水电站一期导流水力计算

桥巩水电站一期导流通过束窄的河床过流,采用非棱柱体明渠恒定非均匀流水面曲线的逐段试算法进行水力计算。经与水工模型试验结果进行比较,其计算精度可以满足工程要求。