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1、碩士學(xué)位論文水泵水輪機(jī)飛逸及甩負(fù)荷過程的動(dòng)態(tài)特性研究STUDYONDYNAMICCHARACTERISTICSFORRUNAWAYANDLOADREJECTIONPROCESSOFPUMPTURBINE夏煜星哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TK733.1學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：621.22密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文水泵水輪機(jī)飛逸及甩負(fù)荷過程的動(dòng)態(tài)特性研究碩士研究生：夏煜星導(dǎo)師：劉全忠副教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：流體機(jī)械及工程所在單位：能源科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedI
2、ndex:TK733.1U.D.C:621.22DissertationfortheMaster'sDegreeinEngineeringSTUDYONDYNAMICCHARACTERISTICSFORRUNAWAYANDLOADREJECTIONPROCESSOFPUMPTURBINECandidate：XiaYuxingSupervisor：AssociateProf.LiuQuanzhongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：FluidMachineryandEngine
3、eringAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要抽水蓄能電站具有發(fā)電、抽水、調(diào)頻、調(diào)相等多種工況。正是由于這些工況之間的頻繁轉(zhuǎn)換使得水泵水輪機(jī)常處于劇烈的過渡過程之中，從而造成抽水蓄能機(jī)組的不穩(wěn)定等問題。因此對(duì)水泵水輪機(jī)過渡過程的研究就變得尤為重要。本文采用RNGk??湍流模型對(duì)水泵水輪機(jī)的飛逸過渡過程和
4、甩負(fù)荷過渡過程進(jìn)行了研究。對(duì)于飛逸工況，分析了水泵水輪機(jī)的單位參數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的變化規(guī)律，表明在空載飛逸工況下，這些參數(shù)呈現(xiàn)等幅震蕩的周期性現(xiàn)象。利用快速傅里葉變化（FFT）和短時(shí)傅里葉變換（STFT）分析了各個(gè)部件壓力脈動(dòng)的時(shí)頻特性，并結(jié)合內(nèi)流場(chǎng)分析了飛逸過渡過程中特殊頻率成分的來源。研究發(fā)現(xiàn)了高幅低頻、低幅高頻和倍轉(zhuǎn)頻三種頻率成分，其中高幅低頻的來源于無葉區(qū)的旋渦流動(dòng)，低幅高頻的根源在于反水泵工況下最大反向流量的瞬間沖擊作用，倍轉(zhuǎn)頻頻率成分來源于轉(zhuǎn)輪和靜止部件之間的動(dòng)靜干涉效應(yīng)。還分析了整個(gè)過渡過程中蝸殼、雙列葉柵和轉(zhuǎn)輪區(qū)域的壓強(qiáng)和流線的演變規(guī)律。
5、對(duì)于甩負(fù)荷工況，分析了全流域內(nèi)各部測(cè)點(diǎn)壓力脈動(dòng)的時(shí)頻特性，發(fā)現(xiàn)了兩種高幅值低頻率成分、兩種高幅值高頻率成分和倍轉(zhuǎn)頻頻率成分。并從甩負(fù)荷過渡過程中的外特性和內(nèi)流場(chǎng)兩個(gè)角度分析了這些特殊頻率成分的誘因。結(jié)果表明，甩負(fù)荷過渡過程中外特性不穩(wěn)定的直接原因在于劇烈的壓力脈動(dòng)，而造成壓力脈動(dòng)不穩(wěn)定特性的誘因便是無葉區(qū)和尾水管內(nèi)部復(fù)雜的旋渦流動(dòng)，這些旋渦流動(dòng)在轉(zhuǎn)輪水力矩為零的時(shí)刻、工況轉(zhuǎn)換時(shí)刻和最大反向流量的瞬間沖擊時(shí)刻表現(xiàn)的最為劇烈。關(guān)鍵詞：水泵水輪機(jī)；飛逸過渡過程；甩負(fù)荷過渡過程；三維數(shù)值模擬；壓力脈動(dòng)；旋渦流動(dòng)I哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文Abstract
6、Thereisavarietyofoperatingconditionssuchaspowergeneration,pumping,frequencymodulation,andequalizationinpumpstoragepowerstation.Duetofrequentconversionbetweenoperatingconditions,turbineisofteninaviolenttransitionprocess,resultingininstabilityofthepumpedstorageunit.Therefore,itis
7、veryimportanttostudythetransitionprocessofthepumpturbine.Inthispaper,RNGturbulencemodelisusedtoinvestigatetherunawayprocessandtheloadrejectionprocessofpump-turbine.Inrunawayconditions,thevariationofthemodelparametersandtheoperatingparametersofthepumpturbinewasanalyzed,whichshow
8、sthatunderthenon-loadrunawayconditions,theseparameters
