抽水蓄能电站进/出水口拦污栅数值模拟

论文摘要

抽水蓄能电站的进/出水口是电站输水系统的重要组成部分,它直接影响整个电站的运行性能、安全和效益。抽水蓄能电站的拦污栅一般设置在水电站的进/出水口,以保护机组不受损害,使机组顺利运行,因而,拦污栅是水利枢纽中不可缺少的设备之一。在进行进/出水口整体模型试验研究其水力学特性时,由于模型缩尺的原因,一般不模拟拦污栅,并认为对试验结果不会产生大的影响。由于进/出水口的水力特性非常复杂,且国内外的参考实例较少,有必要对抽水蓄能电站进/出水口拦污栅的水力特性作深入分析和比较。本文重点研究了抽水和发电工况时拦污栅对水流分布、压强分布和水头损失的影响。利用三维k-ε紊流模型,对西龙池抽水蓄能电站上库进/出水口现方案及其改变体型（盖板、跌坎、分流墩、竖井扩散段）共十一种体型的有（无）拦污栅抽水和发电工况进行数值模拟,通过分析拦污栅对进/出水口流速分布、压强分布和水头损失的影响,对这一问题进行论证,孔口流速分布的数值计算结果与物理模型试验结果比较表明,数值计算较好地模拟了实际情况。就整个进/出水口而言,不模拟拦污栅,其结果能真实反映进/出水口的水力学特性,并推荐出最优方案。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 抽水蓄能电站的发展背景
• 1.2 抽水蓄能电站进/出水口
• 1.2.1 进/出水口类型与功能
• 1.2.2 进/出水口水流特性
• 1.2.3 拦污栅
• 1.3 本文研究目的和意义
• 1.4 西龙池抽水蓄能电站的工程概况
• 1.5 本文的主要工作
• 1.6 小结
• 第二章 紊流模型
• 2.1 紊流微分方程式
• 2.2 紊流模型
• 2.2.1 紊流粘性概念
• 2.2.2 紊流扩散概念
• 2.2.3 k 方程模型
• 2.2.4 k-ε紊流模型
• 2.2.5 其他模型
• 2.3 边界条件
• 2.3.1 壁面边界
• 2.3.2 自由表面
• 2.4 小结
• 第三章 计算方法
• 3.1 通用微分方程
• 3.2 有限体积法简介
• 3.3 二维通用微分方程的离散方程
• 3.4 三维通用微分方程的离散方程
• 3.5 压力校正法
• 3.6 小结
• 第四章 三维数值模拟
• 4.1 计算区域和边界条件
• 4.2 现方案计算结果及分析
• 4.2.1 水头损失
• 4.2.2 压力分布
• 4.2.3 流速分布
• 4.3 修改方案计算结果和分析
• 4.3.1 改变锥体大小
• 4.3.2 改变竖井扩散段曲线
• 4.3.3 改变孔口高度
• 4.3.4 改变盖板大小
• 4.3.5 是否设置跌坎
• 4.4 小结
• 第五章 结语
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 参加科研及发表论文
• 致谢