常规调压室和气垫式调压室水力过渡过程的对比计算研究

摘要

为了改善水锤现象，常在有压引水隧洞与压力管道衔接处建造调压室。常用的调压室类型有圆筒式、阻抗式、双室式、差动式等。对于它们的研究，前人已经做了不少的工作，形成了较为完善的理论体系。随着社会经济的发展和科学技术的进步，20世纪70年代出现了新型调压室即气垫式调压室。而到目前为止国内外对气垫式调压室的研究比起常规调压室方面明显较少，在同一工程上对常规调压室和气垫式调压室的对比研究就更少了，本文仅就常规调压室和气垫式调压室水力过渡过程中涉及的几个问题进行了研究。
　　 (1)设有常规调压室和设有气垫式调压室引水系统的水锤计算。
　　 对于常规调压室的水锤计算本文采用特征线法进行计算，对于气垫式调压室同样也采用特征线法，除了应用连续方程和动力方程外，还要充分考虑到气垫式调压室的工作特点，正确处理电站引水系统中可能出现的各种边界条件，建立气垫式调压室的边界条件方程。
　　 (2)常规调压室和气垫式调压室的水位涌浪计算。
　　 常规调压室的水力计算是通过利用涌浪计算的基本方程按照一些常用的计算方法计算出调压室内的最大、最小压力，即最高涌浪和最低涌浪。气垫式调压室也是按同样的原则进行计算，在恒定流时，气体体积和压力之间的变化规律符合波义耳气体定律，但是在引水系统过渡过程中，首先必须尽可能遵循压力和体积实际的变化规律，建立正确的数学模型，其次，还要确定初始气室高度、初始气室压力的合理取值。从而得到气垫式调压室的水位涌浪的计算办法。
　　 (3)常规调压室和气垫式调压室算例的对比分析。
　　 对一个已经设置常规调压室的真实水电站，将其改为气垫式调压室，进行其水力过渡过程全面系统的计算分析，然后将其和常规调压室进行全面的对比，通过比较进一步说明影响气垫式调压室工作过程的主要因素，使气垫式调压室的优缺点更为明显。

目录

声明

摘要

前言

主要符号表

1.绪论

1.1 课题提出的背景及研究意义

1.2 气垫式调压室的发展状况和研究进展

1.3 气垫式调压室的主要设计问题

1.4 本文的主要研究内容

2.设有常规调压室和设有气垫式调压室引水系统的水锤计算

2.1 水锤的基本方程

2.1.1 运动方程

2.1.2 连续方程

2.1.3 特征线方程

2.2 基本边界条件

2.2.1 进出口水库边界

2.2.2 管道下游为盲端

2.2.3 下游或管路内部设有阀门

2.2.4 异性管串联连接计算

2.2.5 支状管网的连接点瞬变计算

2.2.6 常规调压室边界

2.2.7 气垫式调压室边界

2.3 计算时间步长和管道的分段

2.4 有压引水系统的调压室水锤穿室问题

2.5 本章小结

3.常规调压室和气垫式调压室水位涌浪的计算

3.1 调压室水位涌浪计算的基本方程

3.1.1 连续性方程

3.1.2 动量方程

3.2 常规调压室水位涌浪的计算

3.3 气垫式调压室水位涌浪的计算

3.4 本章小结

4.水轮机的水力瞬变过程

4.1 水轮机的边界条件

4.2 水轮机特性的获得、存储和取用

4.2.1 水轮机特性的获得和存储

4.2.2 水轮机特性数据的取用

4.3 水轮机蜗壳和尾水管当量管计算

4.3.1 蜗壳当量管的计算

4.3.2 尾水管当量管的计算

4.4 本章小结

5.常规调压室和气垫式调压室的实例分析

5.1 实例分析

5.1.1 基本资料

5.1.2 计算依据和准则

5.1.3 基本资料的处理

5.1.4 计算工况

5.2 常规调压室过渡过程计算

5.3 气垫式调压室过渡过程计算

5.3.1 气垫式调压室的参数选择

5.3.2 气垫式调压室过渡过程计算

5.4 本章小结

6.常规调压室和气垫式调压室的对比分析

6.1 常规调压室和气垫式调压室的涌浪对比分析

6.2 设有常规调压室和气垫式调压室的隧洞末端压力变化的对比分析

6.3 设有常规调压室和气垫式调压室的蜗壳末端压力变化的对比分析

6.4 常规调压室和气垫式调压室水锤穿室系数的对比分析

6.5 常规调压室和气垫式调压室在其它方面的对比分析

6.6 本章小结

7.结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录