水電工程調(diào)壓室阻力系數(shù)研究.pdf

1、隨著水電建設(shè)的發(fā)展,經(jīng)過水電人長期的研究和實踐,已經(jīng)有較為成熟的手段來解決水電站水力學(xué)問題。而作為水電工程引水系統(tǒng)的主要部分,調(diào)壓室仍然是學(xué)者們和設(shè)計研究單位關(guān)注的焦點。在設(shè)計階段,調(diào)壓室尺寸和類型的確定必須根據(jù)水電工程的具體環(huán)境和條件,并通過水力過渡過程的計算來確定和驗證,而調(diào)壓室阻力損失系數(shù)的確定準(zhǔn)確與否對計算其水力過渡過程有著很大的影響。如果不能正確地判斷和選擇其水力特性參數(shù),不僅會影響水電站的安全穩(wěn)定,甚至將直接導(dǎo)致整個工程項目

2、的失敗。過去對調(diào)壓室阻力損失系數(shù)的研究主要是通過對水電站調(diào)壓室相似變換建立物理模型,采用實驗手段開展研究。隨著計算機硬件和軟件技術(shù)的提高,越來越多的學(xué)者們使用計算流體動力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)技術(shù)研究調(diào)壓室內(nèi)部流場。
　　影響調(diào)壓室阻力損失系數(shù)的主要因素有:調(diào)壓室的結(jié)構(gòu)、尺寸及調(diào)壓室連接方式等。本文以FLUENT流體計算軟件為計算平臺,對調(diào)壓室模型進行流場數(shù)值模擬,分析連接管長度和阻

3、力損失系數(shù)的關(guān)系,并對某國外水電站調(diào)壓室進行數(shù)值模擬,將結(jié)果應(yīng)用到該水電站水力過渡過程計算中。
　　本文主要工作及成果如下:
　　1.應(yīng)用FLUENT對兩種典型調(diào)壓室模型進行流場數(shù)值模擬,與有關(guān)文獻提出的試驗結(jié)果對比分析,兩者數(shù)值曲線比較吻合,驗證了FLUENT數(shù)值計算模擬在調(diào)壓室阻力損失系數(shù)研究中的可行性。
　　2.對阻抗式調(diào)壓室流場數(shù)值模擬中,比較了監(jiān)測面在距離分岔處3倍管徑和5倍管徑兩個位置對阻力損失系數(shù)模擬計算

4、的影響。通過分析,在阻抗式調(diào)壓室阻力損失系數(shù)研究中兩者差距很小,監(jiān)測面一般選取在距離分岔處3倍管徑位置處即可。
　　3.對連接管長度不同的四個阻抗式調(diào)壓室模型進行了分析研究,研究連接管長度與阻力損失系數(shù)的關(guān)系。對比模擬數(shù)據(jù),結(jié)果隨著連接管長度的增加,阻抗式調(diào)壓室阻力損失系數(shù)也在增加,相應(yīng)增加部分可認(rèn)為是其連接管長度的沿程阻力損失。
　　4.根據(jù)國外某水電站調(diào)壓室實際尺寸,對其阻力損失系數(shù)進行數(shù)值模擬,計算出不同分流比下的調(diào)壓