某抽水蓄能电站下库侧式进出水口数值模拟.pdf

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1、第37卷第1期人民黄河Vo1．37．No．12015年1月YELLOWRIVERJan．．20l5【工程勘测设计】某抽水蓄能电站下库侧式进／出水口数值模拟梅家鹏，任晓倩(河海大学水利水电学院，江苏南京210098)摘要：抽水蓄能电站进／出水口有进流和出流两种工况，出水口水流呈双向流动，水力条件较复杂，对水流流态要求较高。因此，为观测各工况水流流态和水头损失大小，进一步完善丑t／出水口的结构布置和尺寸，对下库出水口进行了数值模拟计算。根据隧洞中水流的运动为有压流这一特点，建立了隧洞压力驱动三维水动力模型，考虑了进／出水口

2、上游一定长度隧洞在内的三维空间计算域，采用一s紊流模型，通过对隧洞内压力流的数值模拟，分析研究了各工况下流道分离比、流速、流态及水头损失等水力特性。研究表明：将中边孔导流隔墩尾部位置进行调整能有效改善中、边孔分流比，流速不均匀系数也有所改善，水头损失无明显变化。关键词：侧式进／出水口；数值模拟；分流比；流速不均匀系数；水头损失；抽水蓄能电站中图分类号：TV743文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2015．01．27抽水蓄能电站进／出水口结构的工作条件要适应岔管，将两条主管分为四条高

3、压钢支管垂直进入地下双向水流的水力条件，发电及抽水时均需过水，还要适厂房，钢岔管主管直径为5．611，支管直径为4．0m。应水位变化频繁、变幅较大的特点，对水流流态要求更四条尾水支管出厂后通过两个钢筋}昆凝土岔管与两条高¨。若出流时扩散不良或发生旋涡回流，局部流速尾水隧洞相接。尾水隧洞长234．1m，洞径8．2m，采很高，不仅水头损失增大，而且可能引起拦污栅振动甚用钢筋混凝土衬砌。支管管径5．9in，采用钢板衬砌。至破坏。抽水蓄能电站进／出水口结构体形对电站运2数学模型的建立及计算工况行的影响比常规电站大J，因此体形尺

4、寸设计要求严格，需采用合理的体形。同时，随着计算流体动力学的Fluent为国际流行的商用CFD软件，在计算流体进步和计算机硬件性能的不断提高，三维数值模拟越力学领域得到广泛的应用。Fluent对复杂体形的计算来越精确，并以其方便、快速、经济等优点广泛应用于提供结构网格、非结构网格等多种方法，可以较好地对流体计算中。。固体边界进行拟合。结合实际情况，对进／出水口内的流态采用Fluent进行分析，以准确反映进／出水口的体1工程概况形特征及水动力特性。为研究进水口及隧洞中的流态，建立了隧洞压力某电站最大净水头为367．2m，

5、平均净水头为驱动三维水动力预测模型，采用k—紊流模型，通335．4m，电站为日调节纯抽水蓄能电站，装机容量过对隧洞内压力流的数值模拟，分析研究各工况下流1200(4×300)MW。速、流态及水头损失等水力特性。输水系统采用“两洞四机”的布置方式，总长鉴于进出水口体形为严格轴对称结构，数值模拟3276．3～3291．3m，其中引水系统全长2829．2～中采用一半体形进行模拟，并根据数值模拟需要，将上2844．2m，尾水系统全长约447．1m。主要建筑物包下游各延伸适当距离作为计算区域。括上水库进／出水口及闸门井、引水隧洞

6、、引水调压室、本次数值模拟计算工况如下：工况一，死水位为压力管道、尾水支管及岔管、尾水隧洞、下水库进／出水225．00113，采用“单洞双机”，抽水流量为155．60m／s；口及闸门井等。引水系统立面采用“两级斜井”布置工况二，死水位为225．00m，采用“单洞双机”，发电流方式。引水隧洞长2007．1～2022．1m，内径8．2m，量为184．60m／s；工况三，正常蓄水位255．00m，采钢筋混凝土衬砌。引水隧洞末端布置阻抗式调压室，大井直径16．0m，顶部高程620．0m，与公路相连。压收稿日期：2014—03-

7、20作者简介：梅家鹏(1988一)，男，湖北孝感人，硕士研究生，研力管道采用钢板衬砌，主管管径6．8～5．6m，在地下究方向为工程水力学。厂房上游约67．4m处设两个Y形内加强月牙肋型钢E—mail：meijiapeng@126．eom·108·人民黄河2015年第1期用“单洞双机”，抽水流量为193．O0in／s；工况四，正头损失数值。由表3可见，抽水工况一、三的水头损失常蓄水位255．O0na，采用“单洞双机”，发电流量为系数小于发电工况二、四的。204．60m。／s。表3原方案进／出水口水头损失3计算结果及分析3

8、．1原方案计算结果分析原设计中，中边孔导流隔墩尾部所在断面被其分隔成比例为0．22：0．28(中：边)的两部分，对应的中孔3．2修改方案计算结果分析与边孔间导流隔墩尾部距进／出水口中线的水平距离原设计边孔与中孔分流比偏大，拦污栅断面中垂为140．8cm，中孔扩散角度为6．785。，边孔扩散角度线流速不均匀系数略超出控制标准。为减小