收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

带分流叶片水泵水轮机驼峰区流动特性与流致噪声研究

贾静  
【摘要】:抽水蓄能电站处于低负荷时期时可以将剩余电力利用水泵将水抽到上游水库储存,高峰负荷时再用来补充电力。还可以配合其他电网系统协调峰谷情况,因而机组运行的稳定性至关重要。传统的水泵水轮机在泵工况下运行时,其扬程曲线一般会产生驼峰现象。当机组在驼峰区运行时,极其不稳定,会引发机组强烈破坏、振动等严重危害安全、效益的问题,改善驼峰特性至关重要。目前,分流叶片结构在水泵、风机等领域有较好的应用,具有改善流态、稳定流场、提高性能的优点,在水泵水轮机领域尚处于研究阶段,工程实际应用报道也较少。本文以国内某抽水蓄能机组的带分流叶片水泵水轮机为研究对象,针对泵工况的驼峰问题,采取模拟为主试验为辅的方法,选取三种导叶开度,主要针对泵工况驼峰区的内流机理和流致噪声特性进行了深入探究。本文主要研究内容如下:1)采用CFX对模型水泵水轮机泵工况三种导叶开度进行定常数值计算,得到外特性曲线,将计算结果与模型试验结果进行对比,探讨数值计算的可靠性和可行性。对三种导叶开度下的流场特性进行分析,结果表明:三种导叶开度下,内流特性随流量的变化规律具有一定的相似性。驼峰区工况时,尾水管直锥段出现绕流现象;转轮进口出现回流、二次流,回流随着流量的减小由后盖板转向前盖板,转轮出流条件变差,这种不稳定结构会延伸到双列叶栅中,使导叶中渐渐出现明显的非对称性流动,主流不能顺利通过,且其本身也会消耗能量,流动损失增加,最终导致了驼峰现象的产生。2)对导叶开度?=17.5o驼峰典型工况点进行非定常数值模拟,基于定常计算结果对转轮、双列叶栅的内流特性进行详细分析,并结合试验对各流域监测点的压力脉动特性进行分析。结果发现,驼峰区工况下,转轮与导叶流域内的流动恶化,转轮进口形成明显的低压区,转轮流道内流动受进口漩涡的发展影响,损失增加,做功能力大大降低,活动导叶与固定导叶内出现方向相反的漩涡,漩涡运动的位置呈周期性分布。压力脉动主频的模拟结果与试验较为吻合;额定工况下,水泵水轮机机组内部压力脉动主要受转轮与活动导叶动静干涉的影响,转轮流道内以及出口无叶区脉动主频约为1.6倍叶频(BPF),双列叶栅流域脉动主频为0.5BPF,尾水管和蜗壳压力脉动主要受2BPF影响。驼峰区工况尤其是驼峰最低点工况受动静干涉减弱影响,压力脉动低频成分增加,主频向低频方向转变。转轮流域主频变为1.5倍轴频(f_n),双列叶栅中低频成分更甚,主频约为0.5f_n,主要是由于内部漩涡、二次流等复杂流态引起的。蜗壳隔舌附近监测点主频约为0.3f_n,而蜗壳其他截面监测点主频约为0.6BPF。尾水管在驼峰最高点与最低点工况下的压力脉动主频仍主要受转轮与尾水管动静干涉的影响,主频分别在1.4BPF与BPF附近。各工况下转轮流域压力脉动峰值最大,向上游与下游均呈现递减趋势,其中尾水管内监测点峰值最小。3)基于CFD+Lighthill声类比理论,提取非定常计算获得的声源信息,利用LMS Virtual.Lab软件对模型水泵水轮机内部声场进行计算。首先通过对其进、出口声压级频谱进行分析发现,噪声特性与压力脉动特性具有一定的相似性,声压频谱主频与压力脉动主频基本一致,随着频率的增加出口场点的声压级整体大于进口场点。对三种导叶开度下全流域声压云图进行分析发现,额定工况下,声压级峰值均出现在2BPF处。对各开度在2BPF处的不同工况下声压云图进行进一步分析发现,驼峰工况下,机组内部流致噪声源强度较大,减小水泵水轮机噪声应尽量避免机组在驼峰区运行。对声场特性进行研究发现,蜗壳隔舌是噪声源主要聚集区域,转轮与导叶之间的动静干涉作用产生的非定常脉动力是诱导产生噪声的主要原因。声源主要向蜗壳出口偏隔舌方向沿XY平面即水平面周向传播,尾水管出口方向声压远小于蜗壳出口方向,具有明显的偶极子声源特性,额定工况声压衰减速度大于驼峰区工况。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘俊青;;水泵水轮机内部流动及水力特性——小型水利改革思路[J];福建农业;2015年08期
2 陈莱洲;;水泵水轮机发展中的一些特殊问题[J];水电站机电技术;1987年03期
3 于开泉;;混流式水泵水轮机参数选择的问题[J];水电站机电技术;1988年02期
4 WalterL.Swift;王述羲;;运用计算机改善水轮机和水泵水轮机的设计工作[J];大电机;1973年01期
5 柳海生;曾江;黄海颖;邓福亮;吴少臣;;抽水蓄能电站水泵水轮机效率计算方法[J];广东电力;2014年09期
6 刘竹青;孙卉;肖若富;刘伟超;;水泵水轮机“S”特性及其性能改善[J];水力发电学报;2013年02期
7 何文才;惠州抽水蓄能电站水泵水轮机转速的选择[J];广东水利电力职业技术学院学报;2005年02期
8 胡旭光;水泵水轮机不稳定性运行的初步探讨[J];水电站机电技术;2001年02期
9 张明;;水泵水轮机的过渡现象及运行控制[J];东方电机;1997年04期
10 袁果;混流式水泵水轮机设计方面的几个问题[J];电力技术通讯;1974年Z2期
11 左志钢;刘树红;;中国水泵水轮机流动不稳定性研究[J];Engineering;2017年04期
12 贺蕾;高忠信;;水泵水轮机导叶间不同周向偏距对水力效率的影响研究[J];中国水利水电科学研究院学报;2019年05期
13 张蕾;毛敏;周宇飞;;水泵水轮机组泵工况的异步全压直接启动研究[J];陕西水利;2019年09期
14 魏立华;回龙蓄能电站水泵水轮机尾水管的结构设计[J];水泵技术;2003年01期
15 邓隐北;高水头大容量水轮机和水泵水轮机的技术动向[J];广东水电科技;1992年01期
16 付丰旗;周文凯;;响洪甸电站水泵水轮机和蝴蝶阀制造技术研究[J];东方电机;2002年02期
17 陈乃祥,张扬军,祝宝山,端润生,李扶汉,敖林;水泵水轮机全特性的新表达方式及复合工况计算[J];清华大学学报(自然科学版);1996年07期
18 张成冠;水泵水轮机的蜗壳设计[J];水力发电;1985年07期
19 朱文辰;顾志伟;周哲轩;;水泵水轮机内部流动及水力特性分析[J];科技风;2018年01期
20 严健儒;左志涛;侯虎灿;周鑫;陈海生;;小型混流式水泵水轮机损失分析与正交优化设计[J];储能科学与技术;2018年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张恩佳;;水泵水轮机球阀全模型刚强度有限元计算[A];抽水蓄能电站工程建设文集2015[C];2015年
2 叶冀昇;;水泵水轮机蜗壳和外包砼设计施工的几个问题[A];抽水蓄能电站建设经验技术交流会论文集[C];2002年
3 张晓曦;;水泵水轮机过渡过程中尾水管空化现象数值模拟[A];2019年全国工业流体力学会议摘要集[C];2019年
4 李琪飞;陈祥玉;权辉;赵超本;;水泵水轮机小开度下的空化特性分析[A];水力机械学科发展战略研讨会暨第11届全国水力机械及其系统学术年会论文集[C];2018年
5 任前;谷振富;唐学林;时晓燕;李小芹;;叶片出口边形状对水泵水轮机内部流动特性的影响[A];水力机械学科发展战略研讨会暨第11届全国水力机械及其系统学术年会论文集[C];2018年
6 宫让勤;高欣;;带非同步导叶混流式水泵水轮机启动的仿真计算[A];抽水蓄能电站工程建设文集(2009)[C];2009年
7 刘德民;姚李超;;超高水头抽水蓄能电站水泵水轮机水力特性研究[A];抽水蓄能电站工程建设文集2015[C];2015年
8 陈忠宾;高从闯;刘徽;;溧阳抽水蓄能电站水泵水轮机模型同台对比复核试验简介[A];抽水蓄能电站工程建设文集(2010)[C];2010年
9 王燕;吕冠楠;;水泵水轮机蜗壳座环刚强度分析[A];抽水蓄能电站工程建设文集2012[C];2012年
10 陈忠宾;章存建;高从闯;;溧阳抽水蓄能电站水泵水轮机水力性能开发策划与实践[A];抽水蓄能电站工程建设文集2017[C];2017年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 阮辉;考虑流体可压缩性的高水头水泵水轮机性能研究与优化[D];西安理工大学;2018年
2 纪兴英;水泵水轮机“S”特性预测方法研究[D];武汉大学;2013年
3 孙跃昆;低比转速水泵水轮机驼峰稳定性及其影响因素研究[D];清华大学;2016年
4 杨桀彬;基于空间曲面的水泵水轮机全特性及过渡过程的研究[D];武汉大学;2014年
5 尹俊连;水泵水轮机“S”区内流机理及优化设计研究[D];浙江大学;2012年
6 刘锦涛;基于非线性局部时均化模型的水泵水轮机“S”区稳定性分析[D];浙江大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 林松;空化对水泵水轮机驼峰特性影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
2 贾静;带分流叶片水泵水轮机驼峰区流动特性与流致噪声研究[D];江苏大学;2019年
3 瞿晔飞;带分流叶片水泵水轮机“S”区内流特性研究[D];江苏大学;2019年
4 王志清;基于CFD的水泵水轮机流场计算与分析[D];华北水利水电大学;2019年
5 严健儒;小型抽水蓄能系统水泵水轮机设计及性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所);2019年
6 喻陈;水泵水轮机蜗壳设计方法研究及数值分析[D];西安理工大学;2019年
7 黄世雄;上冠间隙对水泵水轮机泵工况流动特性影响的数值研究[D];西安理工大学;2019年
8 赵超本;水泵水轮机飞逸工况稳定性研究[D];兰州理工大学;2019年
9 陈元林;700米级超高扬程大型水泵水轮机水力性能研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
10 陈金霞;水泵水轮机驼峰区和S区迟滞效应试验研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 秋艳 记者 薛婧;哈电机斩获超12亿元大单[N];黑龙江日报;2015年
2 本报记者 金亚勤;国产抽蓄设备市场化应用难在哪[N];中国能源报;2016年
3 记者 胡清;哈电机大型抽蓄机组技术通过验收[N];中国能源报;2015年
4 郭军 王增强;在创新奋进的路上前行[N];陕西日报;2015年
5 通讯员 郭旺 本报记者 金亚勤;抽蓄设备自主化是如何实现的[N];中国能源报;2016年
6 本报记者 于海江 通讯员 富宏杰 张弘;哈电机抽蓄技术引领行业前沿[N];中国电力报;2016年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978