基于三维VOF方法研究上室体型对调压室涌浪的影响

为了探究上室体型对调压室内最高涌浪的影响,基于三维VOF方法,对某水电站机组甩全负荷工况下调压室内的涌浪过程进行数值模拟,验证了数值模拟方法的可靠性.研究结果表明:在地形结构等条件允许的情况下,上室断面积越大,调压室内最高涌浪越低.相同断面积的上室,调压室内最高涌浪随长宽比增大而升高,但涨幅不大.当长宽比L/B=8.6时,最高涌浪降低0.07m.本文研究结果为调压室内涌浪过程优化提供依据.

兼顾调节特性和经济成本的调压室体型优化策略

过渡过程动态特性和调压室建设成本是调压室体型设计中需要关注的两个主要方面。如何选取调压室体型参数使两者均达到最优对水电站建设和运行具有重要意义。针对这一问题,基于第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)和优劣解距离评价方法(TOPSIS),提出了一种兼顾大小波动调节特性和工程投资最优的调压室体型优化策略。首先,基于特征线法,建立水力发电系统精细化模型。其次,以调压室断面直径、阻抗孔直径和安装位置为决策变量,分别建立以大波动动态特性(机组最大水头+机组转速最大上升率)与调压室体积为目标的大波动优化模型和以转速超调量与ITAE为目标的小波动优化模型,并引入NSGA-Ⅲ算法,得到调压室在两种优化模型下的Pareto解集。最后,基于TOPSIS评价方法,以上述4个优化目标为决策层,对Pareto解集进一步评价,得到兼顾大小波动调节特性和经济性最优的调压室体型。结果表明,与得分最低的方案相比,最优方案在牺牲较小调压室经济性的前提下,能够有效改善大小波动综合调节特性,实现平衡调压室建设成本和大小波动综合调节特性的目标。研究结果对水电站调压室结构设计具有重要指导意义。

气垫式调压室临界稳定气体体积研究

借助开敞式调压室稳定理论建立的气垫式调压室临界稳定断面面积,其与气室气体高度相关,两者构成封闭气室体积。为摸清气垫式调压室水位波动稳定性与断面面积和室内气体体积关系,核实影响水位波动稳定的决定因素,通过分析"引水道-气垫式调压室"系统小波动稳定条件,发现其小波动稳定性与断面面积和室内气体体积均有关联,证实在满足结构、布置、施工等要求的"体积最小化条件"下,其小波动稳定性主要受室内气体体积影响,气垫式调压室临界稳定断面面积概念不准确,气垫式调压室不必局限于等面积体型。据此提出了气垫式调压室"临界稳定气体体积"及相应体型优化设计思路,建立了临界稳定气体体积计算公式,按照严格的求导判定法则分类分析确定了计算参数的取值,针对不同用途导出了多种实用计算公式。