基于多机组水电站调压室阻抗系数的三维数值模拟

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1、第11卷第3期南水北调与水利科技V01．11No．32013年6月South-to-NorthWaterTrans~rsandWaterScience&TechnologyJurL2013doi：10．3724／SP．J．1201．2013．03101多机组水电站调压室阻抗系数的三维数值模拟陈方亮，蔡付林，耿亮，姜成启(1．徐州市水利建筑设计研究院，江苏徐州221000；2．河海大学水利水电学院，南京210098)摘要：水电站多台机组共用调压室的流态较为复杂，通过模型试验的方法确定其水头损失系数时，历时较长，代价较高。本文利用fluent软件建立数学模

2、型对某常规水电站多机组共用一个尾水阻抗调压室的阻抗系数进行数值模拟分析，分别研究调压室两种典型工况和不同机组台数组合运行时的情况，并将数值模拟结果与物理模型试验值进行了比较，证明用数值模拟方法研究水电站多机组共用调压室的阻抗系数值是有效可行的。关键词：水头损失系数；多机组水电站；数值模拟；模型试验中图分类号：Pv732．5文献标识码：A文章编号：1672—1683(2013)03—0101—05NumericalSimulationonHydraulicResistanceCoefficientofSurgeChamberinMulti-unitHyd

3、ropowerPlantCHENFang-lianga，CAIFu-linz，GENGLiang，JIANGCheng-qi(1．InstituteofWaterConservancyWorksDesignofXuzhou，Xuzhou221000，China；2．CollegeofWaterCortserr~ncyandHydropo~erEngineering，HohaiUniversity，Nanjing210098，China)Abstract：Theflowpatternofsurgechambersharedbythemulti-unith

4、ydropowerplantisverycomplex．Determinationofthehydrauliclosscoefficientbythemodelexperimentsistime-consumingandexpensive．Inthispaper，theFLUENTsoftwarewasappliedtOconductnumericalsimulationofthehydraulicresistancecoefficientofasurgechambersharedbythemulti-unithy—dropowerplantunder

5、thecombinedoperationconditionsoftwotypicalworkingconditionsanddifferentnumberofunits．Thenumericalsimulationresultswerecomparedwiththoseobtainedfromthephysicalmodelexperiments，whichsuggestedthatthenumericalmethodisfeasibletodeterminethehydraulicresistancecoeficientofasurgechamber

6、sharedbythemulti-unithydro-powerplant．Keywords：headlosscoefficient；multi-unithydropowerplant；numericalsimulation；modelexperiment随着计算机软硬件技术的提升，计算流流体动力学CFD式调压室的阻抗系数进行数值模拟分析，并将其结果与物理得到了迅速的发展，在越来越多的工程建筑及设备的水流流模型试验进行比较，以此验证CFD技术在复杂多机组共用态的研究中，人们开始在原有物理模型试验的基础上加入调压室的水头损失系数研究中的应用效果。CFD数

7、值模拟方法来进行验证分析[1_6]。调压室作为水电站1模型建立输水系统的重要组成部分，因其水流流态较为复杂，一直是学者们关注和研究的重点[7_。近几年通过数值模拟方法对多机组共用的调压室的内部流场较为复杂，其损失系数水电站调压室阻抗系数的研究越来越多[1¨。但多数是针与流道几何形状和流场结构都有关系。本文选取的水电站对比较简单的一洞一机连接型式的调压室，而对多机共用一为三机一洞一室形式，其调压室类型为尾水阻抗式，调压室座调压室的连接型式的模型的研究还不多见。本文通过借流道的阻抗孔是由闸门井兼做的，其几何形式见图1、图2。用网格自动生成技术[12-14]

8、，以fluent流体力学软件为计算平调压室上游引水隧洞断面为拱门型，断面面积为130．57m2