芝瑞抽水蓄能电站竖井式进/出水口水力特性研究

摘要

随着我国经济发展和能源结构的改革，电力系统的用电需求从质和量上都有更高要求，解决电网调峰容量已成为电力系统的紧要任务。抽水蓄能电站具有调峰填谷、调频调相、事故备用和黑启动的功能，符合电力系统的需求。进/出水口是抽水蓄能电站的重要组成部分，其水力特性的优劣直接影响到电站运行的安全和效益。本文通过数值模拟方法，对竖井式进/出水口水力特性进行了研究。 （1）建立了竖井式进/出水口数学模型，将数值模拟成果与模型试验成果对比分析，验证了数值模拟方法合理性。 （2）对芝瑞竖井式进/出水口设计体型，在抽水和发电工况下进行了模拟。抽水工况（出流），设计体型拦污栅断面反向流速范围过大，反向流速区高度在1.5m范围内；各孔间流量分配不均匀，流量分配在10.31%～14.61%之间。发电工况（进流），设计体型水力特性较好。 （3）优化体型在设计体型基础上，将等径弯道调整为渐缩弯道并通过渐变段与隧洞连接。计算结果表明，渐缩弯道和渐变段可以有效调整弯道内水流，降低孔口拦污栅断面反向流速区高度，改善各孔间流量分配。优化体型反向流速区高度在0.9m范围内，流量分配在10.71%～13.82%之间，较设计体型水力特性有明显改善。在抽水工况、发电工况和组合工况下，研究了不同运行方式对两个进/出水口水力特性的影响。 （4）针对竖井式进/出水口在拦污栅断面和扩散段内的流动分离现象，分别研究了扩散段的扩散比和雷诺数Re对流动分离现象的影响。研究成果为竖井式进/出水口流动分离的研究提供了参考。

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摘 要

ABSTRACT

目 录

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 抽水蓄能电站进/出水口

1.2.1 进/出水口分类

1.2.2 进/出水口水力设计要求

1.3 国内外研究现状

1.4 工程概况

1.5 本文主要工作和创新点

1.5.1 主要工作

1.5.2 创新点

第2章 数学模型建立与验证

2.1 控制方程及求解方法

2.2 数值模拟方法验证

2.3 芝瑞抽水蓄能电站竖井式进/出水口数学模型的建立

2.4 本章小结

第3章 设计方案计算成果及分析

3.1 抽水工况

3.1.1 水头损失

3.1.2 流速分布

3.1.3 流量分配

3.2 发电工况

3.2.1 水头损失

3.2.2 流速分布

3.2.3 流量分配

3.3 本章小结

第4章 优化方案计算成果及分析

4.1 优化方案

4.2 抽水工况

4.2.1 1#2#双机抽水

4.2.2 1#2#单机抽水

4.2.3 1#双机抽水

4.3 发电工况

4.3.1 1#2#双机发电

4.3.2 1#2#单机发电

4.3.3 1#双机发电

4.4 组合工况

4.4.1 1#单机抽水2#单机发电

4.4.2 1#单机抽水2#双机发电

4.4.3 1#双机抽水2#单机发电

4.5 本章小结

第5章 竖井式进/出水口流动分离现象研究

5.1 扩散段对流动分离现象影响

5.2 雷诺数Re对流动分离现象影响

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢