双引水隧洞发电系统尾水隧洞明满流过渡过程特性研究

摘要

在水电站尾水系统中，由于水轮机增减负荷、水轮机开停机、阀门启闭等原因导致压力和流量发生急剧变化的过程，称为水力过渡过程。为防止水锤的危害，在设计水电站引水系统时，必须研究各种工况下水电站输水系统过渡过程的水力特性。
　　本文用Preissmann窄缝法建立尾水系统的有压与无压相结合的水力过渡模型。采用计算机编程对特定工况下恒定流的水面线分布和非恒定流情况下的水位压力波动进行模拟，通过与试验测量数据进行比较，验证了数值计算模型的正确性和有效性。采用验证后的模型分别对大波动过程的甩负荷工况和增加负荷工况，以及联合工况下尾水系统的水力参数进行数值计算，获得了调压井和尾水主洞各特征断面的水位波动过程。
　　本文研究表明采用preissmann窄缝法能够对有压与无压结合的尾水系统的明满流交替水力过程过程进行模拟分析。数值计算显示，当下游水位和洞顶接近时，明满流交替的过渡过程会产生间歇性的高压水锤。

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 明满流基本理论研究进展

1．3 本文的研究内容和方法

2 基本原理及计算模型

2．1 有压管道非恒定流计算模型

2．1．1 有压管道非恒定流计算的基本方程

2．1．2 有压管道非恒定流计算的特征线法

2．1．3 有限差分法求解特征线方程

2．2 管渠复合的非恒定流计算特征线方法

2．2．1 明渠非恒定流计算的基本方程

2．2．2 明渠非恒定流的特征线法

2．2．3 管渠复合明满流过渡过程数学模型

2．3 水轮机边界条件

2．3．1 水轮机综合特性曲线

2．3．2 水轮机边界条件

2．4 电站水力系统过渡过程数值计算程序流程

本章小结

3 恒定流水面线和非恒定流压力波动模拟的实验验证

3．1 电站水力系统布置

3．2 电站水力系统过渡过程计算概化模型

3．3 恒定流水面线分布验证对比

3．4 非恒定流压力波动验证对比

本章小结

4 常规工况水电站过渡过程数值模拟分析

4．1 两台机组同时甩负荷时水电站过渡过程数值模拟分析

4．1．1 水轮机导叶、流量和转速变化

4．1．2 蜗壳水头、尾水进口和调压井水头变化

4．1．3 特征断面水位压力变化

4．1．4 管渠复合段激波机理分析

4．2 机组增加负荷时水电站过渡过程数值模拟分析

4．2．1 水轮机导叶、流量和转速交化

4．2．2 蜗壳水头、尾水进口和调压井水头变化

4．2．3 特征断面水位压力变化

本章小结

5 联合工况水电站过渡过程数值模拟分析

5．1 两台机组先后甩负荷时水电站过渡过程数值模拟分析

5．1．1 水轮机导叶、流量和转速变化

5．1．2 蜗壳水头、尾水进口和调压井水头变化

5．1．3 特征断面水位压力变化

5．1．4 下游河道低水位时甩负荷工况电站尾水系统过渡过程分析

5．2 启闭联合工况水电站过渡过程数值模拟分析

5．2．1 水轮机导叶、流量和转速变化

5．2．2 蜗壳水头、尾水进口和调压井水头变化

5．2．3 特征断面水位压力变化

5．2．4 启闭联合工况分析

本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简介