抽水蓄能电站进出水口双向水流特性研究

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1、？矣津乂蓮ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第－所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５博±学位论文—水利工程级学科：学科专业；水力学及河流动力学作者姓名：些军指导教师：高学平教授天津大学研究生院２０巧年４月募ｍ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加站标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确

2、的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：月日＾Ｉ学位论文版权使用授权书．本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或归描等复制手段保存、汇编Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：诗导师签名；＾签字日期：ｉＪ年月；Ｖ日＞Ｉ日签字日期Ｍ５年６月＾Ｉ抽水蓄能电站进/出水口双向水流特性研究StudyonTwo-DirectionFlowCha

3、racteristicsforInlet/OutletofPumpedStoragePlants一级学科：水利工程学科专业：水力学及河流动力学研究生：刘际军指导教师：高学平教授天津大学建筑工程学院二零一五年四月中文摘要随着我国经济建设的高速发展，电网规模容量持续增大，为解决电网的调峰问题，开发大型抽水蓄能电站是增强电力系统调节能力的有效途径。进/出水口是抽水蓄能电站输水系统的重要组成部分，进水口和出水口是合一的，进流时称为进水口，出流时称为出水口，水流呈复杂的双向流动。进/出水口出流时，将隧洞来流通过扩散段和调整段扩散调整形成满足过栅要求的流速分布；进流时，将库盆水流汇集

4、入隧洞，适应变幅较大的库水位，不产生有害环流或漩涡。进/出水口可分为侧式和竖井式两种基本型式，侧式进/出水口水流沿接近水平方向流动，流向一般不发生剧烈变化；竖井式进/出水口输水道与库区垂直连接，水流的进出在短距离内经过两个90°的转折，流向变化剧烈。进/出水口是抽水蓄能电站的咽喉，控制着进出流的水力条件，其设计的好坏直接关系到电站的安全和经济效益。目前对进/出水口双向水流特性的研究尚不足，尤其对于近年来备受关注的竖井式进/出水口，研究成果一般以具体工程经验性为主，侧重研究分流孔附近的水力特性，缺乏对完整的进/出水口水力特性的一般性研究。对于侧式进/出水口，虽然研究成果较多

5、，但主要针对单体进行研究，对于拥有多个进/出水口的大型抽水蓄能电站，在多变的运行状态下进/出水口的水流运动规律尚缺乏认识。本文采用模型试验和数值模拟相结合的方法，对抽水蓄能电站侧式和竖井式两类不同型式进/出水口的双向水流特性进行了系统研究。（1）对侧式进/出水口的双向水流特性进行系统研究。以具有6个侧式进/出水口并排布置的丰宁抽水蓄能电站为背景，结合模型试验与数值模拟全面研究了侧式进/出水口的环流和漩涡、水头损失、分流孔流速分布等水力特性。针对侧式进/出水口前容易产生的不利环流问题进行分析，采用数值模拟成功预测并优化了贯穿水深的有害环流，提出了一般性的优化思路和方法；针对

6、可能出现的有害漩涡问题，提出了可行的优化方案；分析不同运行状态下进/出水口流速分布规律；探讨调整段对分流孔流速分布的重要作用。（2）对竖井式进/出水口的双向水流特性进行系统研究。首先对竖井式进/出水口内部流场进行了专门试验研究，以明确完整的竖井式进/出水口的内部流场，通过建造比尺不同的两套模型试验系统，分别进行ADV试验和PIV试验，利用ADV试验揭示了各分流孔及其附近库区的流场，利用PIV试验揭示了弯道段和扩散段的流场；其次采用有限点法，全面研究了完整的竖井式进/出水口的水力特性，以沂蒙抽水蓄能电站竖井式进/出水口为背景，分析了弯道段体型、竖直段长度和分流孔数的改变以及

7、不同运行方式对进/出水口水力特性的影响。关键词：抽水蓄能电站；侧式进/出水口；竖井式进/出水口；双向水流特性；模型试验；数值模拟ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofChina’seconomicconstruction,electriccapacitykeepsincreasing.Tosolvetheproblemofpeakregulationfortheelectricalnetwork,thedevelopmentoflargepumpedstorageplantisaneffective