输水管道余压发电的可行性研究

摘要

随着经济的高速发展,我国城市化速度明显加快,城市人民的生活用水需求与日俱增。为了满足市民生活需要,则需要自来水厂源源不断的给用户供水。自来水厂的水源一般都来自地势较高的郊区水库,由于受地形的限制在输送水的过程中需要多次减压和加压,才能完成输水任务。因此在减压段利用余压给水力发电带来了契机,在输水管路的减压段加装小型水轮发电机组,既可以充分利用多余压能,又大大减少投资和成本,因此比普通水电更具有优势。本文基于水轮机设计和数值模拟技术,选择和设计了一套小型水轮机来模拟验证效率及管道余压发电的可行性。主要包括了以下几方面的工作:
　　首先,根据管网水力计算方法,对某一输水管路进行节点水压力计算,将实测值与计算值对比得到多余压力,再将多余水压力换算成压力水头,选择和设计一款合适的水轮机来将多余的水压力转化为电能。
　　其次,根据所选定的水轮机型号设计建立水轮机三维实体模型,并且对模型进行全流道网格划分。
　　最后,选择合适的湍流模型及流场计算算法,对三种不同活动导叶形式的水轮机进行效率验证,选择最优形式,再通过转轮叶片受压分析证实了输水管道余压发电系统中水轮机无空化现象发生的优点,同时也证实了输水管道余压发电的可行性。

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1绪论

1.1选题依据和课题来源

1.2国内外研究现状

1.3转轮的水力设计方法的发展状况：

1.4 主要研究内容及难点

2水轮机效率试验平台及方法

2.1水轮机效率实验软件平台

2.2水轮机数值计算的控制方程与离散方法

2.3湍流模型

2.4水轮机能量平衡与效率

2.5水轮机全流道三维紊流计算的边界条件

2.6本章小结

3 输水管网的水力计算

3.1管道内水流特征确定

3.2水流的水头和水头损失

3.3节点水压计算

3.4 选取多余水压力节点

3.5本章小结

4 设计和建立水轮机模型及划分网格

4.1水轮机过流通道模型的建立

4.2结构化与非结构化网格

4.3划分网格的过程

4.4本章小结

5 数值计算验证及结果分析

5.1湍流模型及流场计算算法的选择

5.2三种翼型活动导叶下水轮机的性能分析

5.3机组容量计算

5.4本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2不足与展望

致谢

参考文献