气垫调压室研究进展

结合我国首例含气垫调压室水电站－青海大干沟水电站引水系统的水力计算及模型试验研究成果,对气垫调压室的气体漏损及其防治对策、气体特性及其数值模拟、水力性能及稳定断面、模型试验和运行监控等方面的国内外研究进展进行综述,并探讨了今后的研究方向。     

气垫调压室联合单向塔的停泵水锤防护研究

针对某长距离、大流量、高扬程泵站加压供水工程,对事故停泵进行模拟。结合工程地形特征,提出采用气垫调压室和单向塔联合防护的方法,并结合管道压力控制要求,对泵后阀门关闭规律及调压室阻抗孔径进行敏感性分析。结果表明,气垫调压室可有效防护停泵水锤及泵后阀快速关闭产生的关阀水锤,单向塔解决了气垫调压室持续补水导致的局部高点低压问题,保护了高点管段安全。联合防护方案可显著减小气垫调压室体积,节约工程成本。另外,泵后阀关闭规律及气垫调压室阻抗孔面积对管道的水锤压力影响较大,关阀过快或阻抗孔口面积过大会导致管道正压超标;关阀过慢或阻抗孔口面积过小会导致管道出现较大负压,具体工程需结合过渡过程模拟进行优化,对于本工程,经过模拟优化,阻抗孔口直径取0.8 m,泵后阀采用5 s直线关闭,结果可满足调保计算要求。     

带连接管的阻抗调压室流量系数及水力损失特性研究

受调压室与底部主管道衔接方式的影响,水流进出带连接管的阻抗调压室时的流量系数与常规阻抗调压室差别明显。通过对比分析水流进出两种调压室时的局部水头损失系数,确定了带连接管的阻抗调压室的流量系数计算公式,并对水流进出调压室的流态进行了三维数值模拟,对比分析了数值模拟结果和公式计算结果。结果表明,水流进出带连接管的阻抗调压室时水力损失分别由断面突扩、突缩、局部侧收缩和扩大四种类型组成,且连接管内水流无侧向收缩,这使得水流进出此类调压室时流量系数较常规阻抗调压室更大,采用合理的三维流场模拟技术可以有效地确定带连接管的阻抗调压室的水力损失特性。     

基于水锤-调压室联合计算的阻抗系数选择研究

采用四种不同的方法确定阻抗式调压室局部水头损失系数，利用水锤一调压室联合计算分析了阻抗式调压室局部水头损失特性的表达方式对调压室涌浪以及调压室底部节点压力计算精度的影响。结果表明，对于重要工程，在实际过渡过程计算中除了按四种确定阻抗系数的方法进行调压室涌浪计算外，应尽可能地辅以调压室模型试验来具体确定调压室的局部阻抗系数。     

带长连接管的调压室水力特性研究

某抽水蓄能电站下游调压室采用阻抗+上室式布置,尾水洞与连接管通过直角岔管和弯道连接,布置型式特殊,水流条件复杂。为研究其水力特性,建立了调压室底部连接管三维流场数学模型,研究了不同分流比、汇流比条件下水力特性的变化规律。结果表明,对于底部流动复杂的调压室阻力损失而言,三维数值模拟能取得较好的仿真效果,计算结果与理论分析结果吻合良好。由于调压室底部弯管、连接管与大井之间的突扩、突缩等均会引起额外的水力损失,其水头损失系数大于常规阻抗调压室,流量系数较单独的阻抗孔更小。     

水电站气垫式调压室的体型设计

针对目前气垫式调压室体型设计尚无成熟方法可依的情况,基于国内已建工程的气垫式调压室设计资料,采用参数统计分析方法建立了相关参数间关系,拟定了各体型参数取值,并按参数拟定的方便程度逐步介绍各体型参数的拟定方法。同时,比较分析了基于稳定气体体积与基于稳定断面面积的两种体型设计方法的差异。最后以阴平水电站为例,完成了其气垫式调压室的体型设计,且大幅减小了方案拟定阶段的体型设计工作量。     

长连接管和分流调压室的波动稳定和衰减特性

为研究长连接管和分流作用对调压室稳定断面和水位波动衰减特性的影响,推导了长连接管与分流调压室稳定断面计算公式,采用MathCAD数值验证理论推导结果,并分析了连接管和分流作用对调压室水位波动幅值、周期和衰减速度的影响规律,以实际水电站为例进行对比计算。结果表明,设置长连接管对调压室稳定断面无影响,但不利于调压室水位波动衰减,而分流作用可减小调压室稳定断面,使调压室水位波动迅速衰减。     

阻抗上室式调压室突弃全负荷时涌浪的解析解

针对目前对阻抗上室式调压室突弃全负荷时涌浪的研究主要为数值解法和图解法而无解析解法,从调压室基本微分方程和调压室水位波动的规律出发,并结合断面不变的阻抗式调压室的涌浪计算的显式公式,分别推导了阻抗上室式调压室最高涌浪和水位波动的第二振幅的精确隐式公式和显式公式.通过实例验证了这两种解析解法简单方便、有效.     

上游串联双调压室系统稳定断面面积设计

为解决上游串联双调压室系统中调压室稳定断面面积设计的问题,基于托马假定,推导了串联双调压室系统的特征方程,根据霍尔维茨稳定判据得出了上游串联双调压室系统调压室临界断面面积的稳定域,并分析了串联双调压室系统稳定域的变化规律。结果表明,串联双调压室系统稳定域边界线由两条交于一个拐点的曲线组成,在拐点处靠近机组的调压室有最小临界稳定断面面积。最后,推导得出了串联双调压室系统稳定域边界线拐点的解析计算公式,提出了串联双调压室系统调压室临界断面面积的设计原则,为串联双调压室系统调压室临界断面面积的计算提供了理论依据。     

球形气垫式调压室水位和压力波动计算方法

为促进球形气垫式调压室的工程应用,通过介绍球形气垫式调压室水位和压力波动计算原理和方法,给出了水位和压力波动方程及具体求解步骤。结合工程实例,计算分析了气体状态方程多方指数对水位波动、气室压力的影响及引水系统的小波动稳定。结果表明,多方指数越大,水位波幅越小,气室压力波幅越大。球内控制水深越小,气室压力越大,气体体积越大,水位波动衰减率越大,小波动稳定性越好。研究成果可为球形气垫式调压室的应用和运行提供参考。     

简单式尾水调压室位置对尾水管最小压力值的影响

探讨了简单式尾水调压室位置对尾水管最小压力值的影响。通过数值计算和工程实例,证明简单式尾水调压室越过某一临界位置向厂房方向移动,对尾水管最小压力值不利;增大调压室面积会明显改变尾水管最小压力值。     

抽水蓄能电站引水系统设置气垫式调压室探讨

分析了抽水蓄能电站引水系统不同布置方案的水力特征及不同形式上游调压室的水力性能差异，经水力过渡过程比较计算阐明：气垫式调压室不但适用于抽水蓄能电站，而且在水力性能上具有独特的优越性。因此，在地质条件允许的情况下，气垫式调压室应作为抽水蓄能电站上游调压室的主要比选方案之一。     

Unsteady behavior of surge and rotating stall in an axial flow compressor

Unsteady behaviors as well as unsteady cascade flow fields of a single-stage axial flow compressor were experimentally investigated by detail measurements of unsteady performance characteristics and casing wall pressure and internal flow velocity fluctuations. The main feature of the test compressor is a capacity tank connected directly to the compressor outlet in series through slits and a concentric duplex pipe, and also jet nozzles in order to inject compressed air toward the rotor tip region. Research attention is focused on the post-stall characteristics of surge and rotating stall which occur simultaneously. When the compressor was connected to the capacity tank, surge was generated with rotating stall in accordance with the capacitance increment of whole compressor system. The surge behavior changed irregularly with throttling valve installed behind the compressor, and several types of surge cycles were observed. In addition, the surge cycle changed by jet injection to the rotor tip region. The results suggested that the blockages of the cascade flow which were generated by a stall cell play an important role in deciding the surge behaviors.     

气垫式调压室安全水深合理取值研究

对于气垫式调压室，目前大多定性地认为其安全水深应大于常规调压室的取值。以常规调压室安全水深取2m时的安全性和经济性作为参照系。通过对涌波幅值、稳定运行水位异常变化值以及体型结构参数等与安全水深关系的比较分析．提出了气垫式调压室安全水深的取值方法及合理取值范围。     

调压室位置变化对非恒定流联合计算的影响

同一引水系统线路，调压室的位置不同，对水击压力，调压室水位波动，机组转速变化会带来多大的影响，这正是本文所研究的问题。     

基于两种数学模型的水力-机械系统小波动稳定分析

采用不考虑水体弹性的状态空间法和考虑水体弹性的非线性整体系统数值模拟法,比较了某水电站小波动过渡过程中的调压室波动情况和调节品质指标。结果表明,两种计算模型的计算结果基本吻合,前者可先分析系统小波动稳定性,再利用后者校核,共同优化调速器参数,以确保系统小波动的稳定。