带连接管的阻抗调压室流量系数及水力损失特性研究

受调压室与底部主管道衔接方式的影响,水流进出带连接管的阻抗调压室时的流量系数与常规阻抗调压室差别明显。通过对比分析水流进出两种调压室时的局部水头损失系数,确定了带连接管的阻抗调压室的流量系数计算公式,并对水流进出调压室的流态进行了三维数值模拟,对比分析了数值模拟结果和公式计算结果。结果表明,水流进出带连接管的阻抗调压室时水力损失分别由断面突扩、突缩、局部侧收缩和扩大四种类型组成,且连接管内水流无侧向收缩,这使得水流进出此类调压室时流量系数较常规阻抗调压室更大,采用合理的三维流场模拟技术可以有效地确定带连接管的阻抗调压室的水力损失特性。

长距离输水系统串联多阻抗调压室的水锤防护效果

结合某长距离、大流量输水工程,系统分析了单阻抗调压室和串联多阻抗调压室两种布置情况下阻抗孔径对水锤防护效果和最低涌浪的影响。结果表明:单阻抗调压室防护方案下,通过改变调压室阻抗孔径可降低水锤压力,提升调压室最低涌浪,有效减小调压室占地面积;相比于单阻抗调压室防护方案,串联多阻抗调压室的防护效果更佳,可提高管线最小压力和最低涌浪,显著减小调压室总面积,且主、辅调压室均存在最优阻抗孔径。

阻抗孔位置及直径对含长连接管调压室阻抗特性和三维流场影响研究

含长连接管的调压室可通过在连接管内设置小于其管径的阻抗孔来增强调压室的阻抗特性。为研究长连接内阻抗孔的位置及直径两种因子对此类调压室阻抗特性的影响规律,以水头损失系数和流量系数为优化目标,以位置和直径为优化变量,基于正交优化设计方法和CFD数值模拟软件,计算分析了各组合方案下的调压室阻抗系数和三维流场的变化规律。结果表明,阻抗孔前后水流湍流强度增幅明显,距离连接管两端端部越近,对调压室大井和管道系统内流场影响程度越大;当阻抗孔位于连接管顶部与调压室大井连接处,可最大程度发挥阻抗孔的阻抗效果,以阻抗孔与连接管管径比0.8为例,水头损失系数增幅约30%;连接管直径增大有效降低调压室局部流场压强最值浮动范围;阻抗孔位于靠近连接管顶部且不在大井连接处时,水流流出调压室时连接管及下游隧洞总体湍流强度较小,流场更稳定。

调压室阻抗对水击压力的影响

针对阻抗式调压室不能完全反射水电站压力钢管传来的水击波的实际特性,导出了阻抗式调压室的阻抗系数和该处水击波透射系数之间的关系;以水击计算的特征线法为基础,提出了考虑调压室对水击波不完全反射时的水击压强计算方法;实例对比说明,设置阻抗式调压室时,不仅阀门处的水击压力比用常规方法计算的值高,而且引水隧洞也承受着一定的水击压力。

上置阻抗式调压室性能分析

针对简单圆筒式调压室不能很好地抑制调压室水位波动的缺点及常规阻抗式调压室因下部阻抗孔面积很小而不能充分反射水击波的缺点,提出上置阻抗式调压室形式,并利用特征线法计算不同阻抗孔口形式对水库—调压室—阀门引水系统的影响情况,通过实例进行对比计算,说明了上置阻抗式调压室既能有效抑制调压室内的水位波动,又能达到简单圆筒式调压室的反射效果。

管道长度与阻抗式调压室水击穿室系数的关系分析

由于阻抗的存在,阻抗式调压室不能完全反射水击波,存在水击穿室问题.本文根据阻抗式调压室的实际边界情况,利用水击基本方程,运用特征线法,通过对实例的计算分析,得出了管道长度对阻抗式调压室水击穿室系数的影响关系.

阻抗上室式调压室突弃全负荷时涌浪的解析解

针对目前对阻抗上室式调压室突弃全负荷时涌浪的研究主要为数值解法和图解法而无解析解法,从调压室基本微分方程和调压室水位波动的规律出发,并结合断面不变的阻抗式调压室的涌浪计算的显式公式,分别推导了阻抗上室式调压室最高涌浪和水位波动的第二振幅的精确隐式公式和显式公式。通过实例验证了这两种解析解法简单方便、有效。

大型长廊阻抗式调压室三维非线性数值分析

采用三维非线性有限元分析方法,结合泸定水电站调压室的开挖,模拟了大型长廊阻抗式调压室开挖和支护的施工过程。利用改进的锚杆单元模拟支护结构中锚杆的作用,分别从围岩稳定和衬砌结构的受力特性两个方面对调压室进行了分析,给出了围岩支护和结构设计的基本分析方法,可为类似工程提供借鉴。

阻抗式调压室水头损失系数研究

根据江苏省宜兴抽水蓄能电站尾水调压室局部模型试验结果,研究具有连接管的阻抗式调压室的水力特性,并用查表计算和经验公式计算进行验证,主要研究了连接管中水流方向、连接管道直径以及流量比对调压室水头损失系数的影响.研究表明,模型试验存在一定的误差,在含调压室系统的水力过渡过程计算中,需结合模型试验结果和数值计算结果,确定阻抗式调压室水头损失系数.

阻抗式调压室底板压差的影响因素分析

底板压差是阻抗式调压室结构设计中一项重要参数。增大阻抗孔面积是减小压差最直接有效的方法。当增大阻抗孔大小无法满足设计要求时,研究了调压室水位波动周期和导叶关闭规律对底板压差的影响,阐明改变调压室水位波动周期和优化导叶关闭规律对降低压差间接起到积极作用。

郑家湾水电站带上室的阻抗式调压室设计研究

带上室的阻抗式调压室是在常规的阻抗式调压室上部增设一扩大水池构成的调压室,兼有常规阻抗式调压室和水室式调压室的双重作用,所需的调压室高度比阻抗式小,结构又比双室式调压室简单。文章介绍了郑家湾水电站带上室的阻抗式调压室结构布置及涌波计算的方法。

带侧弯式连接管阻抗式调压室水力特性模拟

运用计算流体力学方法,对带侧弯式连接管阻抗式调压室的水力特性进行了三维数值模拟,采用Realizableκ-ε湍流模型、一阶迎风格式及SIMPLE算法,用速度进口和压力进口两种不同边界条件求解阻抗损失系数和流量比的关系,并将计算结果与物理模型试验进行比较。结果表明,采用压力进口边界条件精度较高,能准确求解带侧弯式连接管阻抗式调压室内的流动,计算流体力学方法可应用于调压室的设计与优化。

水电站阻抗式调压室施工温控防裂研究

为研究水电站阻抗式调压室施工期温度及温度应力特征,基于温度场和温度应力场计算的基本原理,在通用大型有限元计算软件ANSYS基础上编制了二次开发程序,结合阻抗式调压室结构特点,对白鹤滩水电站6#阻抗式尾水调压室的温度场及温度应力场进行了有限元仿真计算。根据仿真计算结果,提出了通过采取控制浇筑温度及通水冷却等温控防裂措施,分流墩最高温度控制标准为42℃,为白鹤滩水电站调压室施工过程中的温度控制及防裂设计提供依据。

带长连接管的水电站调压室上下阻抗特性研究

对于带长连接管的调压室,为了方便施工,往往将阻抗孔口下置到连接管与输水隧洞相接处,但针对阻抗孔口在连接管内的位置对水电站水击压力、调压室涌浪和水击穿室系数的影响缺乏专门的研究。因此,通过理论分析和数值模拟方法研究了带长连接管调压室的阻抗孔口位置对水击压力、调压室涌浪和水击穿室系数的影响。结果表明,对于带长连接管的水电站调压室,阻抗孔口应上置在连接管与调压室大井相接处,且连接管直径越大,阻抗孔口上置对改善水电站的调节保证设计参数越有利,水击穿室系数越小。此外,还可在长连接管内装设阀门,增加连接管摩阻损失,通过优化阀门关闭规律实现调压室内涌浪的快速衰减。

基于水锤—调压室联合计算的阻抗系数选择研究

采用四种不同的方法确定阻抗式调压室局部水头损失系数,利用水锤—调压室联合计算分析了阻抗式调压室局部水头损失特性的表达方式对调压室涌浪以及调压室底部节点压力计算精度的影响。结果表明,对于重要工程,在实际过渡过程计算中除了按四种确定阻抗系数的方法进行调压室涌浪计算外,应尽可能地辅以调压室模型试验来具体确定调压室的局部阻抗系数。

一种新型阻尼阻抗式调压室实验研究

在传统阻抗式调压室的基础上,提出了一种新型阻尼阻抗式调压室,介绍了阻尼阻抗式调压室的结构特点与工作原理。采用模型试验的方法分析比较了传统阻抗式调压室和新型阻尼阻抗式调压室的水力性能。实验结果显示,对比传统阻抗式调压室,新型阻尼阻抗调压室能够在增加少量压力管道水锤压力的情况下,极大降低机组甩负荷后的调压室最高和最低涌浪水位波动振幅,并能使得调压室的水位波动快速衰减稳定,可以较多降低调压室的设计高度,提高了调压室的运行稳定性和经济性。

阻抗系数对阻抗式调压室波动幅值的影响

介绍了阻抗系数对阻抗式调压室波动的最高和最低幅值的影响,分析了如何合理地选择调压室的阻抗系数。

庙林水电站阻抗式调压室水力过渡数值与水力模型试验成果分析

以庙林水电站为例,通过编制阻抗式调压室数值基本方程,试算阻抗式调压室在最不利组合工况下的水位波动和底板压差值,将试算结果数值与水力模型试验结果进行分析对比,结果表明对水力边界条件相似的引水式电站,只要选择合适的阻抗系数,数值计算结果是可行的。

阻抗式调压室辅助设计软件研究与开发

实际工程中,往往不可避免的出现引水道截面面积沿程变化的情况。本文就其对调压室设计的影响进行了研究,并充分考虑其影响,利用python结合C语言研究开发了阻抗式调压室辅助设计软件。同时,为使软件与每一工程都能具有良好的贴合性,本文还对软件如何与设计人员交互进行了研究。本软件界面友好、操作简单、容错性好、与实际工程贴合性好、实用性强、精度高。

阻抗式调压室下部五岔口开挖支护施工

锦屏一级水电站尾水调压室为圆筒阻抗式调压室,最大直径为41m,高为80.5m。尾水系统采用"三机一室一洞"的布置方式,下游尾水洞开挖宽度为19m,地处高地应力区,岩体强度应力比小于2。下部五岔口挖空率高,岩体二次应力高,对围岩结构稳定影响大。本文介绍了"先小洞、强支护,再大洞、分序贯通"的开挖支护方法、各个洞室的施工程序、洞口加固锁口原理与方法,有效保证了工程施工期安全、施工质量和施工进度,是一种有推广应用价值的施工技术,可供工程技术人员参考和借鉴。