抽水蓄能电站侧式进/出水口水力特性研究

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抽水蓄能电站的发展已逾百年。近年来,由于电力需求不断增长,同时电力系统的调峰填谷的需求也越来越大,因此很需要建设调峰填谷和动态效益好的抽水蓄能电站。根据其进/出水口的形式,抽水蓄能电站可分为侧式与竖井式两种。在我国,侧式进/出水口应用较为广泛,竖井式较少。目前,对抽水蓄能电站进/出水口的研究主要是用物理模型试验的方法。本文结合西龙池抽水蓄能电站下水库侧式进/出水口进行了物理模型试验研究,并在物理模型试验研究的基础上,通过数值模拟对侧式进/出水口水流特性作进一步研究。通过物理模型试验发现:抽水和发电工况下,不同特征水位孔口附近流速分布基本相同,多进/出水口同时运行时,其相互影响不大;同一进/出水口水头损失系数和孔口流速不均匀系数在发电工况下较大,抽水工况下较小;进/出水口分流墩尾部各分孔断面面积比例对各分孔间流量分配是否均匀起重要作用;整流段对水流调整起至关重要的作用,整流段长度应当足够长以调整因水流扩散而形成于扩散段末端顶部的回流。数值计算结果表明:出流工况在扩散段末端顶部产生回流,水流在扩散段水平扩散是形成回流的主要原因,回流区域随水平扩散角的增大而增大;整流段长度过短会导致孔口出流流速不均匀;孔口附近压强分布和静水压强分布基本相同;可以通过调整进/出水口分流墩尾部各分孔断面面积比例改善进/出水口分孔间流量分配不均匀问题;进水口开始出现吸气自由表面旋涡的淹没深度数值模拟结果与经验公式( Sc = CVd1/2)的判别结果一致。
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