水輪機筒閥多缸協(xié)同關閉過程水力特性與控制策略研究.pdf

1、本文針對水輪機筒閥關閉過程中的水力特性和多液壓缸接力器協(xié)同驅動系統(tǒng)的特點，在天津市科技支撐項目、天津大學青年教師培養(yǎng)基金項目和天津市天發(fā)重型水電設備制造有限公司的共同資助下，重點對筒閥的關閉過程進行了CFD(Computational Fluid Dynamics)數(shù)值模擬，并針對筒閥多液壓缸協(xié)同控制系統(tǒng)的特點進行了數(shù)學建模分析和控制策略研究。論文主要研究內容和成果如下：
　　 (1)在目前普遍運用模型試驗方法研究筒閥性能的基礎

2、上，運用CFD方法中的RNG k-ε湍流模型、混合物多相流模型、動網(wǎng)格和滑移網(wǎng)格技術，以云南紅河南沙水電站水輪機筒閥為研究模型，對簡閥動水、靜水關閉過程進行了三維數(shù)值模擬，較真實地模擬了水輪機發(fā)生飛逸時筒閥關閉的水力特性。
　　 (2)利用數(shù)值模擬的結果得出了筒閥表面壓力的分布狀況、軸向和周向液動力變化趨勢、流量和流態(tài)特征以及水力效率和水頭損失，給出了不同行程處筒閥附近引流部件的流場特征，根據(jù)軸向力載荷和對水輪機轉輪工作狀態(tài)的影

3、響提出了優(yōu)化的筒閥的關閉方式。
　　 (3)通過計算得出了混流式水輪機尾水管渦帶的流場特征和筒閥附近壓力脈動的幅頻特征，結合尾水管渦帶的流場特征解釋了筒閥附近壓力脈動的形成機理，同時給出了空化系數(shù)和轉輪出口流場等因素對筒閥穩(wěn)定性的影響。
　　 (4)綜合CFD方法得到的筒閥傾覆力矩、軸向力計算結果得出了筒閥六缸協(xié)同控制系統(tǒng)數(shù)學模型。根據(jù)水輪機筒閥多缸協(xié)同控制系統(tǒng)對同步與速度控制性能的要求，采用定量反饋控制理論(QFT)設