现代水利水电工程中调压设施系统的动态模拟及分析

【摘要】：现代水利水电工程中调压设施的内部流动十分复杂，物理模型试验方法的相似准则难以同时满足，所以数值模拟成为对水利水电系统动态特性研究的重要手段。因此论文主要通过数值模拟对带有变顶高尾水隧洞、气垫式调压室、虹吸断流等调压设施的水利水电工程过渡过程进行了深入的研究，并对带有调压室的复杂管系水轮机调节系统建立了状态方程，得出了对工程设计及动态仿真研究很有参考价值的结论。 论文对溪洛渡、向家坝等具有明满交替流的电站进行了过渡过程计算，特别是对向家坝水电站进行了变顶高尾水洞和尾水调压室的方案比选。研究表明，在尾水隧洞长度小于一定值时，可以采用一定坡度的变顶高尾水洞代替尾水调压室，这样不仅节约投资，而且从大小波动的特性来看有些指标还优于尾水调压室方案；研究表明尾水洞洞顶坡度对隧洞中明满交替流产生的最大压力有显著的影响，适当加大坡度可明显减小压力极值；明满交替流最大压力发生的工况是人们关心的重要问题，研究表明在下游水位稳态线交于尾水隧洞洞顶线中部附近且流量最大时的甩全负荷工况是其极值产生的工况。 虹吸式泵站虹吸断流模型的建立是复杂引水提水工程动态仿真中的重要问题，本文提出了建立仿真数学模型的方法------虚拟控气溢流式调压井模拟法。研究中虽然对水流挟气能力进行了线性假设，但是结果基本符合泵站的实际运行情况，能较准确的模拟出启动和停机情况下泵转速和扬程变化过程，具有一定的参考价值。 论文结合有气垫式调压室的水电站进行仿真，提出了计算调压室水位极值时应假设气室内气体满足恒温条件，而计算压力极值时应假设其满足绝热条件，其体积设计应以小波动稳定时的气室体积为准，这对气垫式调压室型体设计将产生重要影响。 论文推导出了带有调压室的复杂管系水轮机调节系统的状态方程，从而为判别该类调节系统的稳定性及最优控制的设计、优化调节参数、改善电力系统中机组的动态品质打下了基础。 【关键词】：调压设施 气垫式调压室 变顶高尾水洞 虹吸式泵站 仿真计算 状态方程
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TV734
【目录】：

• 中文摘要2-3
• Abstract（英文摘要）3-5
• 目录5-7
• 第一章 引言7-18
• 1．1 课题目的和意义7
• 1．2 国际国内研究状况和进展7-17
• 1．3 论文各部分的主要内容17-18
• 第二章 水利水电系统仿真计算的数值模型18-37
• 2．1 封闭管道一维非恒定流动微分方程和特征线解法18-25
• 2．2 仿真计算中涉及到的边界处理25-28
• 2．3 系统初值计算的方法28-30
• 2．4 复杂管系水轮机调节系统状态方程的建立30-37
• 第三章 对尾水洞调压方案的仿真计算及研究37-48
• 3．1 数学模型37-40
• 3．1．1 阻抗式调压室的数学模型37-38
• 3．1．2 明满交替流动的数学模型38-40
• 3．2 计算实例40-47
• 3．2．1 对尾水隧洞中明满交替流动模型的计算验证40
• 3．2．2 尾水隧洞中明满交替流对小波动的稳定性影响40-41
• 3．2．3 变顶高尾水洞方案与尾水调压室方案的比较41-43
• 3．2．4 尾水隧洞洞顶坡度的比较计算和优化43-44
• 3．2．5 尾水隧洞长度对系统的影响44-45
• 3．2．6 尾水隧洞中产生最大压力的位置45-47
• 3．3 小结47-48
• 第四章 对气垫式调压室的仿真计算及研究48-58
• 4．1 气垫式调压室数学模型48-49
• 4．2 计算实例49-56
• 4．2．1 气体状态方程指数的确定50-52
• 4．2．2 管道糙率对仿真的影响52-53
• 4．2．3 不同调压室气室面积的仿真结果53-55
• 4．2．4 不同调压室初始水位的仿真结果55-56
• 4．3 小结56-58
• 第五章 对虹吸式泵站的仿真计算及研究58-65
• 5．1 虹吸式泵站出水流道的数学模型58-61
• 5．2 计算实例61-63
• 5．2．1 启动虹吸形成过程61-62
• 5．2．2 停泵虹吸断流过程62-63
• 5．3 小结63-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间的研究成果及发表的学术论文69-70
• 致谢70

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

气垫调压室甩负荷涌浪计算公式    范波芹,张健,华明,刘德有

水电站的水击计算    于奎,王正君,李广胤

变顶高尾水洞水电站机组运行稳定性研究    赖旭,陈鉴治,杨建东

气垫调压室涌浪幅值解析计算    张健,索丽生,刘德有

设置气垫式调压室的引水系统研究    陈家远

气垫调压室研究进展    刘德有,张健,索丽生

从阻抗试验值推求气垫调压室稳定断面    张健,索丽生,刘德有

带有气垫式调压室和溢流式调压井的引水系统的水力计算    黄细彬,宋永杰

导流洞改作发电尾水洞过渡过程中明满流的数学模型    丁振华，许景贤

气垫式调压室过渡过程模拟的若干问题探讨    吴时强,胡去劣

同步电动机起动的分析与计算    何荣锋

大型泵站微机监控系统中流量的自动测算    徐青,霍宁

一种基于精确模型的水电站弹性水击计算新方法    梁宏柱,叶鲁卿,孟安波

具有明满交替流大型水电站的动态数值模拟及优化设计研究    褚宝鑫,樊红刚,陈乃祥

双机共变顶高尾水洞系统水力干扰分析    周建旭,张健,刘德有

简单管水力系统水击的级数解析解    朱永忠;索丽生;张健;

大型轴流泵站双向流道设计及泵装置特性试验    陈松山,王林锁,陆伟刚,葛强

泵系统起动瞬态特性(一)    严登丰;刘超;

大泵肘形流道机辅设计软件的研制    王业明;石斯聪;丁宇明;

双节拍门水头损失系数模型试验研究    朱红耕，冯汉民

对大花水水电站水击计算方法的思考    王利卿;刘云生;

明满交替流特征隐式格式法计算模型及工程应用研究    陈乃祥;樊红刚;

水电站气垫式调压室应用现状和主要设计问题    方光达;

剖开算子法解三维粘性流动问题的研究    吴时强

泄洪洞高速水流三维数值模拟    张晓东

复杂长距离输水系统可视化动态仿真与优化研究    熊开智

长距离输水系统的非恒定流特性研究    万五一

水轮机内部流动分析与性能优化研究    刘胜柱

水电站水击和调压室涌浪的随机数学模型及其求解    朱永忠

抽水蓄能电站水力过渡过程调节控制研究    王林锁

梯级调水系统瞬变流分析及优化调度研究    刘梅清

水电站水机电系统振动特性和稳定性研究    周建旭

气垫式调压室过渡过程的计算研究    张晓宏

大型排水泵站超驼峰运行压缩空气与活页式快速闸门的应用研究    柴丽娜

金沙江向家坝水电站右岸地下电站变顶高尾水系统研究    辜晓原

三峡地下电站变顶高尾水洞水力过渡过程数值模拟    万玉倩

水电站过渡过程计算中的若干问题研究    黄贤荣

梯级泵站运行调度的计算机仿真研究    杨飞

火电厂冷却水系统水力过渡过程数值模拟研究    王勇

团结水电站引水系统机组稳定运行分析    柳艳杰

丰满三期工程发电引水系统水力学优化设计与研究    唐政生

梯级电站引水系统水力过渡过程研究    徐军

调压室水位波动及压力管道水击压强的计算和试验    刘松舰

两机共用的尾水调压室水力特性试验研究    蔡付林,刘启钊,索丽生,刘德有

气垫调压室的体型优化计算    索丽生,刘宇敏,张健

调节保证计算标准分析与讨论    何文学,李凯

水电站气压式调压室系统小幅度波动的稳定条件和过渡过程    彭守拙

二滩水电站尾水隧洞过渡过程中明满流的试验研究    许景贤,林斌良

设置气垫式调压室的引水系统研究    陈家远

水轮机导水叶折线关闭规律的优化计算    陈乃祥，张扬军，于宗祥，蔡锦华

青印溪二级水电站用爆破膜装置代替调压井    倪福生,胡沛成,徐立群,李龙华,洪超,郭新贵,林文玲,黄德草

调压室大波动稳定断面研究    季奎,马跃先,王世强

气压式调压室大波动稳定断面分析    马跃先,季奎

阻抗式和简单调压室甩荷时水位波动的显式计算方法    张志昌,刘松舰,刘亚菲

调压室大波动稳定断面研究    季奎,马跃先,王世强

大型调压室的结构及其应力分析    温新丽，王成西

太平驿水电站调压室设计    陈清波

下会坑水电站调压室试验的模型设计    张良然,罗燕来

关于城市煤气调压室的几个问题    

调压室在永兴泵站出水流道中的应用    孙光华,张雪梅

有调压室的水电站水力-调速系统的稳定性    徐晶,陈明

有连接管的尾水调压室稳定断面问题的理论研究    夏小娟,宋长福

空气阻抗式调压室及其波动水位计算    陈书农

水电站气垫式调压室应用现状和主要设计问题    方光达;

抽水蓄能电站采用气垫式上游调压室的探讨    刘德有;王丰;张健;陈付山;

气垫式调压室的模型相似律    索丽生;张健;

抽水蓄能电站采用阻抗式调压室的水力设计问题研究    韩立;

粟子坪调压室安全监测设计    马林艳;孙璇;

带狭长上室调压室水面线的非恒定数值仿真计算    华富刚;胡明;

用三维流体力学计算方法计算抽水蓄能电站阻抗式调压室阻抗损失系数    胡明;华富刚;

调压室联合抽放采空区瓦斯技术研究与应用    郑庆学;郑友刚;王国华;贺艳涛;

Rudbar水电站水力过渡过程分析研究    曾艳梅;黄素满;喻忻;

大型预应力混凝土调压塔设计    王成西;陈文义;温新丽;

世界最大的差动式调压井群    本报记者 李忠海

宁朗河电站在成都签约    本报记者 李忠海

蓝天：新奥人的光荣与梦想    林文

十八局集团星光闪亮锦屏    通讯员 伍振 杨三柱

柬埔寨甘再电站BOT项目启动    通讯员 郭华涛 赵国

1至5月我区重点工程完成投资26亿多元    记者 高玉洁

康定县稳步推进中小水电站开发建设    

优质服务创造287万元价值    谢玲　瑾亮

水电建设集团首个境外投资项目签约    记者 黄家哲

水利水电工程专家谷兆祺    刘丹

水电站水机电联合过渡过程研究    赵桂连

水电站水击和调压室涌浪的随机数学模型及其求解    朱永忠

抽水蓄能电站水力过渡过程调节控制研究    王林锁

现代水利水电工程中调压设施系统的动态模拟及分析    褚宝鑫

水电站长有压引水系统水力过渡过程若干问题的计算研究    赵正飞

水力机械过渡过程计算研究    杨剑锋

阻抗式调压室水力性能研究    宋长福

跨流域引水水电站引水发电系统水力过渡过程计算研究    石刘宏幸

调压室水位波动及压力管道水击压强的计算和试验    刘松舰

水电站输水系统水力过渡过程的可视化仿真研究    孙可寅

高边墙地下调压室衬砌结构工作性态研究    李启升

水电站过渡过程波动叠加研究    刘和兵

带狭长上室调压室水面线的非恒定全数值仿真计算    华富刚