水电站引水发电系统无压隧洞水力过渡过程研究

【摘要】：水电站引水发电系统无压隧洞中的水力过渡过程是近年来电站设计中出现的一个新课题,特别是流域梯级电站开发中经常遇到。在引水发电系统无压隧洞中,正常运行时如何确定无压隧洞中的水面线,电站丢弃负荷后如何确定无压引水隧洞中的涌波水位,如何避免无压隧洞中的明满交替水流,在设计和运行具有无压引水隧洞的水电站时应注意哪些工程问题,以及如何合理布置水工建筑物等,这些都是设计人员和电站运行人员十分关心的问题。鉴于引水发电系统无压隧洞所具有的特殊性和引水发电系统非恒定流水力现象的复杂性,有必要对其进行水力过渡过程研究,为该类型电站工程的设计和建设提供科学研究的依据和成果。 本文结合湾一水电站的实际工程布置和工程资料,采用模型试验和数值模拟计算相结合的方法研究了引水发电系统无压隧洞中的水力过渡过程现象。通过模型试验,解决了湾一工程无压引水隧洞内的局部水流流态以及特殊水力学问题,得到了湾一水电站无压隧洞内的水流特性及机组丢弃负荷后相关断面的水位变化过程试验曲线,并对湾一电站无压隧洞的设计进行了评价和改进,提出了工程改进的具体措施和建议。同时,应用无压隧洞非恒定流计算理论和边界数学模型的处理方法,成功建立了水电站引水发电系统无压隧洞水力过渡过程计算的整体数学模型,编制了相应的非恒定流计算程序,研究了各种计算工况,对湾一水电站引水发电系统无压隧洞水力过渡过程进行了详细计算研究。研究表明,数值模拟计算成果和模型试验成果具有很好的一致性,无压隧洞非恒定流数值模拟计算成果能基本反映实际电站无压隧洞内的水位波动过程,验证了论文采用的数学模型的合理性,以及计算方法和计算程序的正确性,为今 【关键词】：水力过渡过程 无压隧洞 引水系统 模型试验 数值模拟 弃水堰
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TV135
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 水力过渡过程研究的历史概况8-10
• 1.2 水力过渡过程研究的现状10-11
• 1.3 本文的研究对象和主要内容11-13
• 2 水电站引水发电系统无压隧洞非恒定流研究的基本原理及计算方法13-22
• 2.1 概述13
• 2.2 明渠中的非恒定流13-22
• 3 引水发电系统无压隧洞非恒定流计算数学模型研究22-35
• 3.1 概述22
• 3.2 边界数学模型22-25
• 3.3 初始水面线计算25-31
• 3.4 计算步骤31-32
• 3.5 计算程序框图32-34
• 3.6 本章小节34-35
• 4 引水发电系统无压隧洞水力过渡过程实际工程模型试验研究35-48
• 4.1 湾一水电站基本资料35
• 4.2 湾一水电站无压引水隧洞模型试验的目的35-36
• 4.3 模型设计36-42
• 4.4 模型试验研究成果42-46
• 4.5 本章小结46-48
• 5 引水发电系统无压隧洞水力过渡过程实际工程数学模型计算研究48-60
• 5.1 湾一电站特定的边界处理48-49
• 5.2 数学模型计算成果与模型试验成果的比较49-51
• 5.3 模型设计尺寸修改的计算讨论51-55
• 5.4 底宽修改为4.2m 的水力计算55-57
• 5.5 边界条件变化的水力计算57-59
• 5.6 本章小结59-60
• 6 无压隧洞非恒定流过渡过程的其他解法60-67
• 6.1 概述60
• 6.2 普里斯曼法60-65
• 6.3 显式差分法和隐式差分法的计算比较65
• 6.4 显式差分法和隐式差分法的优缺点65-66
• 6.5 本章小节66-67
• 7 结论67-69
• 附图69-82
• 参考文献82-86
• 作者在读期间科研成果简介86-88
• 致谢88-93
• 声明93

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