基于弱可压缩模型的抽蓄电站引水系统数值模拟.PDF

２０１４年９月 第３２卷　第９期 　 Ｓｅｐｔ．２０１４ Ｖｏｌ．３２　 Ｎｏ．９ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．１３．１０２７ 基于弱可压缩模型的抽蓄电站引水系统数值模拟 陈世凡，周大庆，陈洋 （河海大学能源与电气学院，江苏 南京２１１１００） 陈世凡 摘要：通过建立全三维的弱可压缩流体模型，利用求解非定常三维Ｎ－Ｓ方程的方法，在阀门出 口边界加入流量随时间变化的程序，以模拟抽水蓄能电站的甩负荷工况，并对不同水体模型下 的情况进行模拟，得到了引水管道内各测量断面压力与流量、调压井内水位随时间的变化规律， 以及管道出口处压力、管道内部水流流态的变化规律，并参照试验数据与不可压缩流体模型及 一维特征线方法进行对比．结果表明：在考虑流体可压缩性的情况下，弱可压缩模型结果较不可 压缩模型更接近试验数据，提高约０１６％；而弱可压缩模型阀门出口处的压力头值，较不可压缩 模型低１０８７ｍ．而流态分析表明，数值模拟方法在管道内流态的表现以及在调压井的波动方 面，相比一维特征线方法更有优势．结论可为研究抽水蓄能电站引水系统甩负荷工况提供新的 参考，并为精确的数值模拟计算提供新的思路和方法． 关键词：抽蓄电站；引水系统；甩负荷；过渡过程；弱可压缩流体模型；数值模拟 中图分类号：Ｓ２７７９；ＴＶ７４３　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４－８５３０（２０１４）０９－０７６５－０６ 　　　 陈世凡，周大庆，陈洋．基于弱可压缩模型的抽蓄电站引水系统数值模拟［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０１４，３２（９）：７６５－７７０． 　　　 ＣｈｅｎＳｈｉｆａｎ，ＺｈｏｕＤａｑｉｎｇ，ＣｈｅｎＹａｎｇ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｌｏｗｉｎｐｅｎｓｔｏｃｋｏｆｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｗｅａｋｌｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｆｌｏｗｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｒａｉｎａｇｅａｎｄＩｒｒｉｇａｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＪＤＩＭＥ），２０１４，３２（９）：７６５－７７０．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ） Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｌｏｗｉｎｐｅｎｓｔｏｃｋｏｆｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｗｅａｋｌｙｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｆｌｏｗｍｏｄｅｌ ＣｈｅｎＳｈｉｆａｎ，ＺｈｏｕＤａｑｉｎｇ，ＣｈｅｎＹａｎｇ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１１１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｗｅａｋｌｙｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅａｎｄｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｆｌｕｉｄｆｌｏｗｓｉｎｔｈｅｐｅｎｓｔｏｃｋｏｆａｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅ ｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｌｏａｄｒｅｊｅｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｂｙｓｏｌｖｉｎｇｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，ｕｎｓｔｅａｄｙ ａｎｄｔｕｒｂｕｌｅｎｔＮ－Ｓｅｑｕａｔｉｏｎｓａｌｏｎｇｗｉｔｈａｎｉｎｖｏｌｖｅｄｔｉｍｅｄｅｐｅｎｄｅｎｔｆｌｏｗｒａｔｅｓｕｂｒｏｕｔｉｎｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ ｌｙ．Ａｃｏｕｐｌｅｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｉｍｅｄｅｐｅｎｄｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈａｓｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｆｌｏｗｒａｔｅｉｎｓｅｖｅｒａｌｍｅａｓｕｒｅ ｍｅｎｔｓｅｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｐｅｎｓｔｏｃｋ，ｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｉｎ