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水电站地下洞室群通风空调网络的关键基元流动特性分析

惠磊  
【摘要】: 水电站在我国的能源建设中占据着十分重要的位置。水电站地下洞室群在通风时,是一个由交通洞、厂房、母线洞、主变洞、出线道、进风洞、排风洞等洞室以及各专门布设的送排风管道系统组成的通风系统。随着水电站的规模进一步加大,它的通风空调系统也就更加复杂。网络模拟方法将整个地下水电站洞室群作为一个由各级基元构成的多极网络,研究其流量分配及动力匹配关系。在网络模型建立过程中一些关键的网络基元还需要专门的深入研究。 本文采用CFD数值模拟与模型试验相结合的方法,对地下水电站洞室群通风空调系统网络模型建立过程中的几个关键的网络基元进行了研究。 本文首先对目前常用的CFD商用软件进行了深入地分析,并提出了其在地下电站应用中的一些问题以及相应的解决方法。 地下电站主厂房常采用拱顶一端送风进行送风,其各个风口的送风均匀性直接关系到主厂房送风拱顶这一网络基元在网络模型中应如何图化。本文采用CFD数值模拟的方法对溪洛渡地下电站主厂房拱顶一端送风的均匀性进行了研究,提出了实现均匀送风的手段,然后用相似模型实验进行了验证,并据此提出了均匀送风拱顶与非均匀送风拱顶的网络基元模型。 而后又采用CFD数值模拟的方法对溪洛渡水电站主变洞排风拱顶这种多股气流汇流的长距离通道内的气流流动进行了分析,提出了“虚拟分支”的概念和相应的网络基元模型,并回归得到了溪洛渡水电站主变洞排风拱顶各个排风“虚拟分支”风量均匀系数以及阻抗的计算公式。然后又提出了解决各汇流气流风量和阻抗不均衡的方法。 母线洞作为地下电站特有的通道其阻抗的计算目前尚无可用的公式,唯有采用模型实验的手段获取。模型实验得到的结果真实可靠,但却耗时耗资。本文通过对小湾水电站母线洞阻抗值CFD数值模拟结果与模型实验结果的对照,验证了CFD数值模拟方法对于此类通道阻抗模拟的可行性和可靠性。然后采用CFD数值模拟的方法对溪洛渡水电站母线洞冷、热态下的阻抗进行了研究,初步获得了母线洞冷热态阻抗差生差异的原因。


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