非同步导叶对水泵水轮机s特性区流动特性的影响

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1、分类号UDC密级学号1108150909硕士学位论文非同步导叶对水泵水轮机“S”特性区流动特性的影响樊恒武学科门类：工学学科名称：水利水电工程指导教师：郭鹏程教授申请日期：2014年3月摘要1论文题目：非同步导叶对水泵水轮机“S”特性区流动特性的影响学科专业：水利水电工程研究生：樊恒武签名指导教师：郭鹏程教授签名摘要水泵水轮机作为抽水蓄能电站的核心部件，由于其在运行过程中具有其特殊性，在水泵水轮机的全特性曲线上位于水泵工况运行区域和水轮机工况运行区域分别存在有比较明显的“S”特性，该特性对水轮机工况的启动并网、水轮机工况的甩负荷、调相工况转发电等过程的运行造成了不稳定的影

2、响。为了避免混流式水泵水轮机在正常运行中和工况转换时进入到“S”特性区，本文以某抽水蓄能电站的水泵水轮机为研究对象，基于雷诺时均方程和SSTk-ε湍流模型，针对水泵水轮机全特性曲线中水泵工况及水轮机工况区域内的“S”特性进行了较为系统的数值模拟研究。首先，讨论了在水泵工况下不同导叶开度下的流场、扬程及效率的变化趋势及原因，为水泵水轮机的操作工况选择提供依据，也为水泵水轮机的优化设计提供参考，并通过加装非同步导叶装置来尝试改善水轮机小开度时的流动特性从而避免受到“S”特性的影响。在上述研究的基础上，进一步对加装了非同步导叶（MGV）装置的水轮机转轮内部流场进行了分析，研究了

3、该装置对水轮机开机过程中小开度工况时的流场改善情况；通过非定常湍流计算，对各个过流部件压力脉动的监测及分析，更加深入的了解了在水泵工况下不同过流部件位置所产生的压力脉动的原因及对流场的影响。并通过同步导叶和非同步导叶的数值分析结果进行对比提出改善“S”特性的方法。关键词：混流式水泵水轮机、非同步导叶装置、“S”特性、流场分析、涡量、压力脉动本研究得到国家自然科学基金项目(51339005，51379174)，陕西省自然科学基础研究计划项目(2012JM7005)，教育部博士点基金(20126118130002)，陕西省普通高等学校重点学科建设项目和陕西省“13115”科

4、技创新工程技术研究中心项目(2008ZDGC-16)的资助。I西安理工大学硕士学位论文IIAbstractTitle:Asynchronousvanepumpturbineimpactontheflowcharacteristicsof2"S"characteristicareaMajor:WaterResourcesandHydropowerEngineeringName:HengwuFanSignature:Supervision:Prof.PengchengGuoSignature:AbstractPumpturbineasthecorecomponentofpum

5、pedstoragepowerstation,becauseithasitsparticularityintheoperationprocess,inthefullcharacteristiccurveofpumpturbineinpumpoperationareaandtheturbineoperation,thereis"S"characteristicsoftheobvious,thisfeaturegridpowertotheworkingconditionofhydraulicturbine,workingconditionoftheturbine'sloadr

6、ejection,workingconditionofphasemodulationforwardelectricitytheoperationoftheprocess,suchascausinginstability.Inordertoavoidthemixedflowpumpturbineinnormaloperationandworkingconditionoftransformationintothe"S"characteristicregion,thispapertakesacertainpumpedstoragepowerstationofpumpturbin

7、eastheresearchobject,basedonReynoldsequationandSSTk-epsilonturbulencemodel,inviewofthepumpturbinefullworkingconditionofthecharacteristiccurveofwaterpumpandtheturbineoperatingmodearea"S"characteristicsofthenumericalsimulationofasystematicstudy.Firstofall,discussedund