抽水蓄能電站進-出水口雙向水流特性研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模容量持續(xù)增大，為解決電網(wǎng)的調(diào)峰問題，開發(fā)大型抽水蓄能電站是增強電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的有效途徑。進/出水口是抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)的重要組成部分，進水口和出水口是合一的，進流時稱為進水口，出流時稱為出水口，水流呈復(fù)雜的雙向流動。進/出水口出流時，將隧洞來流通過擴散段和調(diào)整段擴散調(diào)整形成滿足過柵要求的流速分布；進流時，將庫盆水流匯集入隧洞，適應(yīng)變幅較大的庫水位，不產(chǎn)生有害環(huán)流或漩渦。進/出水口可分為側(cè)式和豎井式

2、兩種基本型式，側(cè)式進/出水口水流沿接近水平方向流動，流向一般不發(fā)生劇烈變化；豎井式進/出水口輸水道與庫區(qū)垂直連接，水流的進出在短距離內(nèi)經(jīng)過兩個90°的轉(zhuǎn)折，流向變化劇烈。
　　進/出水口是抽水蓄能電站的咽喉，控制著進出流的水力條件，其設(shè)計的好壞直接關(guān)系到電站的安全和經(jīng)濟效益。目前對進/出水口雙向水流特性的研究尚不足，尤其對于近年來備受關(guān)注的豎井式進/出水口，研究成果一般以具體工程經(jīng)驗性為主，側(cè)重研究分流孔附近的水力特性，缺乏對完整

3、的進/出水口水力特性的一般性研究。對于側(cè)式進/出水口，雖然研究成果較多，但主要針對單體進行研究，對于擁有多個進/出水口的大型抽水蓄能電站，在多變的運行狀態(tài)下進/出水口的水流運動規(guī)律尚缺乏認(rèn)識。
　　本文采用模型試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對抽水蓄能電站側(cè)式和豎井式兩類不同型式進/出水口的雙向水流特性進行了系統(tǒng)研究。
　?。?）對側(cè)式進/出水口的雙向水流特性進行系統(tǒng)研究。以具有6個側(cè)式進/出水口并排布置的豐寧抽水蓄能電站為背景

4、，結(jié)合模型試驗與數(shù)值模擬全面研究了側(cè)式進/出水口的環(huán)流和漩渦、水頭損失、分流孔流速分布等水力特性。針對側(cè)式進/出水口前容易產(chǎn)生的不利環(huán)流問題進行分析，采用數(shù)值模擬成功預(yù)測并優(yōu)化了貫穿水深的有害環(huán)流，提出了一般性的優(yōu)化思路和方法；針對可能出現(xiàn)的有害漩渦問題，提出了可行的優(yōu)化方案；分析不同運行狀態(tài)下進/出水口流速分布規(guī)律；探討調(diào)整段對分流孔流速分布的重要作用。
　?。?）對豎井式進/出水口的雙向水流特性進行系統(tǒng)研究。首先對豎井式進/出