太陽能、風能等可再生能源受環境影響顯著,需要其他能源予以配合調節;此外,居民用電量的日變化規律呈現出典型的周期性,這些因素使得電網對于調節靈活的抽水蓄能機組的需求大大增加,水泵水輪機需要在不同工況下頻繁切換。瞬態過程是水泵水輪機運行中為平衡電網負荷所必須經歷的過程,特別是啟停循環,其復雜的動態不穩定性嚴重制約了抽水蓄能機組的穩定運行。本文以水泵水輪機停機瞬態過程為研究載體,采用試驗研究與數值模擬相結合的方式,探究了停機瞬態過程中的動態特性。為了獲得更為真實可靠的流動特性,本文采用外部網格重構法模擬導葉閉合運動,給定試驗測定壓力作為進出口邊界條件,基于轉子角動量平衡方程計算更新轉輪轉速,從而構建了完整的瞬態過程三維數值模擬策略;同時基于上述方案,分別開展了考慮轉輪間隙流動與否的水泵水輪機停機瞬態過程數值模擬。采用時域分析和時頻分析(短時傅里葉變換等)對試驗以及數值模擬獲得的壓力脈動進行對比分析,明確瞬態過程中壓力脈動的復雜頻率成分,分析其傳播規律;通過分析流場、旋渦結構、渦量場等,探究停機瞬態過程中水泵水輪機內部特殊旋渦流動的演化歷程;對比有無轉輪間隙流動的停機瞬態過程外特性參數,采用壓... 

【文章來源】：哈爾濱工業大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：99 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國外研究現狀
        1.2.1 國外學者對水輪機瞬態過程的研究
        1.2.2 國外學者對水輪機穩定性的研究
    1.3 國內研究現狀
        1.3.1 國內學者對水輪機瞬態過程的研究
        1.3.2 國內學者對水輪機穩定性的研究
    1.4 國內外文獻綜述的簡析
    1.5 本文研究內容
第2章 瞬態過程數值模擬策略
    2.1 模擬的停機瞬態過程概述
    2.2 計算域模型建立與網格劃分
        2.2.1 三維流域建模
        2.2.2 計算域網格劃分
    2.3 初始及邊界條件
        2.3.1 進出口邊界條件
        2.3.2 初始條件
    2.4 轉輪轉速計算
    2.5 動網格更新
    2.6 湍流模型選取
    2.7 網格無關性驗證
    2.8 本章小結
第3章 水泵水輪機停機瞬態過程試驗分析
    3.1 試驗測點設置
    3.2 停機瞬態過程試驗研究概述
    3.3 活動導葉靜止工況壓力脈動頻率分析
    3.4 停機試驗壓力脈動研究
        3.4.1 停機試驗壓力脈動時域分析
        3.4.2 停機試驗壓力脈動時頻分析
    3.5 活動導葉關閉過程壓力脈動研究
        3.5.1 活動導葉關閉過程壓力脈動時域分析
        3.5.2 活動導葉關閉過程壓力脈動時頻分析
    3.6 本章小結
第4章 停機瞬態過程動態特性研究
    4.1 數值模擬結果驗證
    4.2 停機瞬態過程動態外特性分析
        4.2.1 外特性分析
        4.2.2 轉輪力特性分析
    4.3 各部件流動特性分析
        4.3.1 數值模擬壓力脈動測點分布
        4.3.2 蝸殼流動特性分析
        4.3.3 雙列葉柵流動特性分析
        4.3.4 轉輪流動特性分析
        4.3.5 尾水管流動特性分析
    4.4 本章小結
第5章 考慮間隙流動下的停機瞬態過程動態特性研究
    5.1 考慮間隙流動下的瞬態過程動態外特性分析
        5.1.1 考慮間隙流動下的動態外特性對比
        5.1.2 考慮間隙流動下的轉輪力特性對比
    5.2 瞬態過程壓力脈動頻率對比
    5.3 瞬態過程內部流動分析
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士期間發表的論文及其他成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]水泵水輪機暫態過程非定常流動特性及空化影響研究[D]. 李中杰.清華大學 2017

碩士論文
[1]水泵水輪機泵工況開停機過程導葉小開度區特殊流態研究[D]. 吉慶峰.西安理工大學 2017
[2]水泵水輪機甩負荷過渡過程研究[D]. 付曉龍.哈爾濱工業大學 2017
[3]基于動網格技術的水輪機瞬態流動分析[D]. 華曄.西安理工大學 2009



本文編號：2898198