抽水蓄能電站豎井式進出水口水力試驗及數(shù)值模擬

蓋板豎井式進出水口是抽水蓄能電站采用的形式之一,出流工況的水力學問題是其難點問題。本文利用三維kε紊流數(shù)學模型,針對西龍池抽水蓄能電站上水庫蓋板豎井式進出水口,研究了抽水工況出流時豎井擴散段、孔口附近的流動特性,探討孔口底板附近反向流速的成因。數(shù)值計算結(jié)果得到了物理模型試驗結(jié)果的驗證

通過物理模型試驗,測試了發(fā)電和抽水兩種工況下惠州抽水蓄能電站上庫進出水口的流速分布、各通道流量分配、進出水口水頭損失及入流漩渦等水力參數(shù),并對庫盆流態(tài)進行了觀測.試驗結(jié)果表明,惠州抽水蓄能電站上庫進出水口及引水隧洞的體型布置是基本合理的,可供其他類似工程初步設計時參考.

采用小孔擴散方式所建立的軸對稱二維切片模型和二維軸對稱數(shù)值模型,對抽水工況的出流特性和尾流的水流擺向進行了研究.試驗與數(shù)值模擬結(jié)果顯示,抽水工況下出流可視作射流,水流擺向與水位有一定關系,高水位時擺向河床,低水位時擺向水面;三維模型對比試驗顯示,抽水工況下采用防渦板結(jié)構時的進/出水口水頭損失系數(shù)可達0.61,而無防渦梁、階梯防渦梁和水平防渦梁等3種結(jié)構的水頭損失系數(shù)范圍為0.44~0.48;發(fā)電工況下水頭損失系數(shù)均接近0.40.試驗結(jié)果顯示,豎向擴散段的擴散角小于9°時能保證配水均勻.采用2~3倍發(fā)電流量觀察發(fā)電工況時漩渦的形成,試驗顯示漩渦的變化特征隨水位發(fā)生變化:高水位時在進/出水口頂蓋上部形成單一的漩渦;當水位降低到一定程度后,大環(huán)流轉(zhuǎn)化為若干個漩渦,漩渦數(shù)量與導流墩數(shù)量相同.兩個進/出水口同時運行時,環(huán)流之間相互干擾,可能形成一順一逆環(huán)流.

廣州抽水蓄能電站是我國興建的第一座大型抽水蓄能電站。對該電站下庫進出水口試驗資料進行分析和總結(jié),并介紹該電站下庫進出水口模型設計、水力參數(shù)和體形優(yōu)化等試驗研究成果

側(cè)式進/出水口作為目前抽水蓄能電站的主要形式,具有雙向水流的特點。本文采用雷諾應力紊流模型(rsm)對側(cè)式進/出水口進行了三維紊流數(shù)值模擬,數(shù)值計算結(jié)果得到了物理模型試驗結(jié)果的驗證,并對三孔側(cè)式進/出水口分流墩間距進行了優(yōu)化,來流不均勻性對分流的影響進行了定量描述,對彎道后水流的不均勻性進行了探討。

利用三維紊流數(shù)學模型,對某抽水蓄能電站上水庫進/出水口原方案及其優(yōu)化方案抽水和發(fā)電工況進行數(shù)值模擬,分析了進/出水口段的水頭損失、進/出水口段的流態(tài)和流速分布等。原方案在抽水工況下,存在擴散段及調(diào)整段頂蓋板下部產(chǎn)生水流分離區(qū)、攔污柵斷面有反向流速、各孔口流速不均勻系數(shù)偏大等不利水力學現(xiàn)象。考慮以上不利因素,需對原方案進行優(yōu)化。優(yōu)化方案計算結(jié)果表明,在擴散段和防渦梁段之間增加調(diào)整段、壓低擴散段蓋板擴散角以及增加擴散段長度等措施均能改善水流流態(tài)。

利用k-ε紊流數(shù)學模型對某抽水蓄能電站上水庫蓋板豎井式進/出水口進行了數(shù)值模擬.針對有無攔污柵的情況,分析了攔污柵對進/出水口流速分布和水頭損失等的影響.就整個進/出水口而言,不模擬攔污柵,其結(jié)果基本能反映進/出水口的水力學特性.

本文結(jié)合大樹子抽水蓄能水電站下庫進出水口試驗任務,對側(cè)式短進出水口在不同工況下的流速分布、水頭損失、庫區(qū)流態(tài)等水流特性進行了水力模型試驗研究。對原設計體型成功進行了優(yōu)化,使各項水力參數(shù)達到比較理想的效果,解決了抽水蓄能電站側(cè)式短進出水口在出流時流態(tài)分布不均勻與水頭損失系數(shù)偏大的難題。

采用flac3d進行流———固耦合分析,并對泰安抽水蓄能電站進出水口圍堰防滲結(jié)構進行了三維流———固耦合計算。同時,也分析了施工過程對圍堰和堤基穩(wěn)定性的影響。

惠州抽水蓄能電站下庫采用側(cè)式進出水口,一期尾水隧洞與進出水口采用同軸線布置,二期尾水隧洞在平面上布置有一彎道。通過物理模型試驗對下庫進出水口水力特性進行研究,測試包括發(fā)電和抽水兩種工況下進出水口流速分布、各通道流量分配、進出水口水頭損失及入流漩渦等水力參數(shù),通過多方案比較,解決了下庫出水口流速分布不均和出流偏流等問題。

263 西龍池抽水蓄能電站上水庫進出水口施工 黃傳友 （中國葛洲壩集團第二工程有限公司） 【摘要】詳細敘述西龍池抽水蓄能電站上水庫豎井式進出水口結(jié)構施工方法和經(jīng)驗。 【關鍵詞】西龍池抽水蓄能電站進出水口施工 1概述 由于地質(zhì)原因，西龍池抽水蓄能電站上水庫進出水口采用豎井式結(jié)構，以使引水洞上 平段避讓軟弱破碎巖層。豎井采用鋼筋混凝土襯砌，壁厚2~3.15m，布置在庫底的西南角， 分別設1#進出水口和2#進出水口。豎井的平面尺寸為100×50m，垂直高度50.35m。豎井 從上至下結(jié)構型式分別為八角形頂蓋板、八個分流支墩、八面形鋼結(jié)構攔污柵、喇叭口段、 直筒段、轉(zhuǎn)彎段以及漸縮段。漸縮段與引水洞相接，引水洞采用壓力鋼管混凝土襯砌。 進出水口原投標工期為7個半月，由于洞挖工期滯后1個半月，實際有效工期為6個 月。由于豎井洞挖工期滯后，原投標方案無法保

通過對廣蓄和惠蓄等工程進、出水口試驗研究資料的總結(jié)和分析,對抽水蓄能電站側(cè)式進、出水口的體型布置、入流漩渦、流量分配、流速分布、水頭損失等及其改善措施進行了探討。

西龍池抽水蓄能電站上庫擬采用設蓋板的豎井式進／出水口,通過物理模型試驗對這種豎井式進／出水口的水力特性進行了研究,包括發(fā)電和抽水兩種工況下進／出水口的流速分布、水頭損失等．針對試驗中發(fā)現(xiàn)的問題,改進了豎井式進／出水口的體型,指出彎道段體型對出流均勻性起重要作用．

南陽回龍抽水蓄能電站下庫進出水口為雙向流道,體型設計要求嚴格。為提高效率,減小水頭損失,進行了進出水口體型模型試驗,以改善進出水口體型水力條件。通過調(diào)整轉(zhuǎn)變角度和半徑、優(yōu)化進出水口箱涵體型等措施,使出流斷面流速基本均勻分布,有效提高了引水發(fā)電系統(tǒng)的總效率。

豎井式抽水蓄能電站豎井式進出口概化為軸對稱模型,采用雷諾應力模型(rsm)和vof法,對抽水工況出流工況下豎井擴散段,孔口及防渦梁下的水流流動特性進行了數(shù)值模擬。數(shù)值計算結(jié)果的合理性得到了模型試驗結(jié)果的驗證,表明軸對稱模型接近三維模型的模擬精度,有助于設計階段體型優(yōu)化。最后對抽水工況和發(fā)電工況下的流場和能量場的特性了初步探討。

馬山抽水蓄能電站上庫進/出水口為井式進/出水口,目前國內(nèi)只有碧敬寺和西龍池抽水蓄能電站采用此形式,工程資料較缺乏。通過對該工程進/出水口進行數(shù)值模擬計算和物模試驗,并對結(jié)構進行三維有限元計算,最終獲得水流條件和結(jié)構受力均較好的體型。

引水隧洞是抽水蓄能電站工程的重要組成部分,連接上下水庫。引水隧洞進/出水口方案的選擇是為了查明進/出水口洞口地質(zhì)條件并建議進洞點及閘門井的位置,為優(yōu)選進洞位置及邊坡支護設計提供依據(jù)。本文以上水庫進/出水口為例,淺要分析上水庫進、出水口方案的優(yōu)化選擇,并提出洞口開挖支護建議及邊坡坡比建議值,以期提供洞口優(yōu)選的一點體會和思路

白山抽水蓄能電站為技術改造項目,其地下廠房及附屬洞室的布置受到白山一、二期工程及霧化防護工程的制約,同時要考慮施工時不能影響一、二期廠房的運行,致使上庫進/出水口底板高程布置亦受到了限制,上彎段產(chǎn)生了較小的負壓。分析了在引水洞上彎段產(chǎn)生較小負壓的情況下結(jié)構的受力情況及運行安全。

抽水蓄能電站的一個顯著特點是上水庫的防滲要求很高。對于連接上進出水口和引水隧洞的埋管段,如果采用鋼筋混凝土管很難滿足限裂要求,而僅采用鋼管也難以滿足抗外壓穩(wěn)定,因此江蘇宜興抽水蓄能電站埋管段采用了外包鋼筋混凝土鋼管結(jié)構,以滿足結(jié)構穩(wěn)定和防滲的要求。

樂昌峽水利樞紐工程壩址河道狹窄,電站尾水出水口靠近溢流壩,溢流壩泄洪對電站尾水出水口出水渠安全運行影響較大。該文在水力模型試驗的基礎上,對電站出水口出水渠布置進行改進和優(yōu)化,滿足了工程安全運行的要求。

泄水孔尺寸對抽水蓄能電站塔(豎井)式進出水建筑物特性的影響

以響水澗抽水蓄能電站機組水泵斷電試驗為例，對抽水蓄能機組水泵斷電試驗的注意事項，試驗步驟，試驗結(jié)果及分析進行了介紹。