乌东德水电站明满流尾水洞瞬态水力特性研究

尾导结合的水电站,在水力过渡过程中会出现明满流交替出现的情况。本文采用基于虚拟狭缝法的一维计算和基于VOF模型的三维计算,研究了明满流水电站过渡过程中的调压室涌浪、明满流分界面移动、尾导结合处水深等问题。结果表明:有压流和明满流工况下,一维计算和三维计算的调压室涌浪周期差值在8 s以内,有压流工况的差值小于1s,两者吻合度较高;尾水洞顶压力随时间做周期性衰减运动,明流区洞顶压力为零,满流区洞顶压力与水深正相关;明满流分界面向下游移动速度较快时,会产生一系列的残留气囊;通过尾导结合处的弗劳德数随时间的变化规律可知,该水电站在低水位甩负荷的过渡过程中未产生断流。

圆形断面明满流尾水系统水力过渡过程研究

为了研究圆形断面明满流尾水隧洞的适用性,本文采用基于改进的虚拟狭缝法一维计算以及基于CFD和VOF模型的三维计算方法,对比了圆形断面与城门洞型断面尾水系统在大波动过渡过程中的水力特性。结果表明,两种断面形状的尾水隧洞明满流分界面波动包括退水、平槽、壅水三个过程,两种断面在水力特性方面并无明显差异。明满流尾水系统明满流界面呈明显的三维波动,三维计算具有明显的波前现象。明满流界面的移动伴随着洞顶气囊的产生、发展、破碎与溃灭,但本文体型的尾水洞洞顶气囊破碎时未产生明显的冲击压力,不会对结构产生较大影响。因此,圆形断面尾水系统在明满流工况下无不利流态,可应用于工程实践。

基于1D-3D耦合方法的变顶高尾水洞明满混合流的研究

水电站过渡过程中变顶高尾水洞的非恒定流通常为明满混合流,其流态较为复杂,三维流动现象较为明显。对明满混合流能否准确地模拟直接关系到机组的调节保证参数。为此本文采用1D-3D耦合方法对其进行数值模拟,并与传统的虚拟狭缝法模拟结果进行对比。由此,探讨两种方法在模拟明满混合流分界面波动过程的差异以及对尾水管最小动水压力的影响。结果表明:虚拟狭缝法存在较明显的缺陷,需要做出相应的改进。