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基于二阶Godunov格式与虚拟边界法的水电站水力瞬变建模
1
作者
曾丕江
赵勇
+5 位作者
陈刚
郑超
江出阳
杨铮
高杉雪
周领
《南水北调与水利科技(中英文)》
北大核心
2025年第S1期243-247,共5页
采用二阶Godunov格式分别对水电站机组及其过流系统进行建模与求解,根据有限体积法对水锤控制方程进行离散,采用黎曼求解器中求解通量;提出虚拟边界法,实现水轮机与管线计算区域同时求解并达到的二阶Godunov格式求解精度;将所建模型与...
采用二阶Godunov格式分别对水电站机组及其过流系统进行建模与求解,根据有限体积法对水锤控制方程进行离散,采用黎曼求解器中求解通量;提出虚拟边界法,实现水轮机与管线计算区域同时求解并达到的二阶Godunov格式求解精度;将所建模型与传统特征线法、水力瞬变实验结果进行对比,并分析库朗数对模型计算结果的影响。结果表明:针对水电站水力瞬变过程,当库朗数等于1时,所建二阶Godunov格式与传统的特征线法2种方法均不存在任何数值衰减,两者计算结果基本一致;当库朗数小于1时,传统的特征线法由于插值会引起数值耗散,引起较大计算误差。所建的二阶Godunov格式能有效模拟水电站输水系统的压力波动、机组转速、流量等重要参数动态变化,具有更好的准确性、稳定性和高效性。研究为水电站水力过渡过程提供了一种精准、稳定的计算方法。
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关键词
水电站
水力
过渡
过程
有限体积法
二阶Godunov
特征线法
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职称材料
超长引水隧洞上下游双调压室电站水力过渡过程计算研究
被引量:
11
2
作者
李永兴
肖志怀
陈启卷
《中国农村水利水电》
北大核心
2017年第10期131-135,共5页
为研究长引水隧洞水电站的运行稳定性,结合巴基斯坦Neelum Jhelum水电站,建立了封闭管道不定常流动模型,给出了水轮发电机组以及阻抗式调压井的边界条件,优化了机组导叶关闭和启动规律,根据优化结果,进行了过渡过程计算分析,计算表明:...
为研究长引水隧洞水电站的运行稳定性,结合巴基斯坦Neelum Jhelum水电站,建立了封闭管道不定常流动模型,给出了水轮发电机组以及阻抗式调压井的边界条件,优化了机组导叶关闭和启动规律,根据优化结果,进行了过渡过程计算分析,计算表明:选定的机组参数和导叶关闭规律既能满足引水系统在极端工况下甩负荷的要求,也能满足机组负荷调整时转速的稳定性要求,还能满足机组并网后负荷变化时对稳定性的要求,为电站引水系统的设计提供了参考依据,也为电站后期经济、安全优化运行提供了理论依据。
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关键词
水电站过渡过程
特征线法
长引水隧洞
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职称材料
导叶关闭规律对水电站流道压力分布特性影响
被引量:
2
3
作者
陈玉
张洋
+1 位作者
欧邦虎
王煜
《水资源与水工程学报》
CSCD
2019年第6期135-143,共9页
水电站过渡过程中,不同导叶关闭规律对流道压力值及分布特性有较大影响,特别对引水道短、断面尺寸大的坝后式水电站,可能造成同一断面的压力不均问题,危及水电站的安全。为探求不同导叶关闭规律对坝后式水电站流道压力空间分布特性的影...
水电站过渡过程中,不同导叶关闭规律对流道压力值及分布特性有较大影响,特别对引水道短、断面尺寸大的坝后式水电站,可能造成同一断面的压力不均问题,危及水电站的安全。为探求不同导叶关闭规律对坝后式水电站流道压力空间分布特性的影响,以典型坝后式水电站三峡右岸水电站为研究对象,通过水电站过渡过程全流道压力特性三维数值模拟及自定义的压力特性差异分析法,对比不同导叶关闭规律下的水电站流道典型断面压力空间分布差异。结果表明:采用三段导叶关闭规律更能限制转轮最大转速,而采用两段导叶关闭规律使得流道同一断面的压力分布更为均匀,从而对流道有利,能保证水电站的安全稳定运行。
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关键词
坝后式
水电站过渡过程
CFD三维流体计算
导叶关闭规律
压力空间分布
压力特性差异分析法
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职称材料
水电能源科学2005年第23卷总目次
4
《水电能源科学》
2005年第6期87-88,共2页
关键词
水电
能源科学
抽水蓄能
电站
蓄能
电站
面板堆石坝
高坝洲
水电站
径流中长期预报
水资源可持续利用
水资源利用
目次
三维有限元分析
水电站过渡过程
稳定性分析
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职称材料
导叶关闭规律非线性评价函数及多工况优化
被引量:
15
5
作者
樊红刚
崔赫辰
陈乃祥
《排灌机械工程学报》
EI
北大核心
2013年第3期230-235,252,共7页
基于多目标优化基本理论,建立了一种针对导叶关闭规律优化问题的非线性评价函数,并根据导叶关闭规律优化的特点,采用遗传算法建立了导叶关闭规律的多工况优化模型.运用建立的评价函数与优化模型,对某实际电站进行了导叶关闭规律优化计算...
基于多目标优化基本理论,建立了一种针对导叶关闭规律优化问题的非线性评价函数,并根据导叶关闭规律优化的特点,采用遗传算法建立了导叶关闭规律的多工况优化模型.运用建立的评价函数与优化模型,对某实际电站进行了导叶关闭规律优化计算,并与采用线性评价函数的优化结果进行了比较分析.采用线性评价函数优化的导叶关闭规律,机组最大速率上升值为49.4%,与控制值50%接近,安全余量仅为0.6%,但蜗壳末端最大压力头和尾水管进口最小压力头的安全余量分别为4.717和2.812 m,相对较大;采用非线性评价函数,不需要试算权系数,仅需要给定各优化目标的控制要求即可得到优化的导叶关闭规律,虽然蜗壳末端最大压力头和尾水管进口最小压力头的安全余量分别减小到2.501和1.765 m,但机组最大速率上升值为46.1%,安全余量提高到3.9%,各目标的安全余量分配比较平均.基于非线性评价函数的多工况导叶关闭规律优化得到的结果虽然对单个工况不一定是最优解,但能保证所有工况的各优化目标均能满足控制要求且安全余量分配比较平均,比单工况优化结果更符合实际控制要求.
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关键词
水电站过渡过程
导叶关闭规律
最大速率上升
优化计算
多工况优化
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职称材料
基于模拟退火算法的水轮机导叶分段关闭规律优化
被引量:
9
6
作者
周天驰
张健
+1 位作者
俞晓东
储善鹏
《排灌机械工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第4期320-326,共7页
为了解决水电站过渡过程中输水系统水锤压力和机组转速上升难以协调控制的问题,保证电站安全运行,建立了一种水轮机导叶关闭规律非线性优化模型,该优化模型可以调整各控制参数的重要程度并应用于多工况优化.基于水力瞬变计算的特征线法...
为了解决水电站过渡过程中输水系统水锤压力和机组转速上升难以协调控制的问题,保证电站安全运行,建立了一种水轮机导叶关闭规律非线性优化模型,该优化模型可以调整各控制参数的重要程度并应用于多工况优化.基于水力瞬变计算的特征线法,应用模拟退火算法对该优化模型进行计算,寻找满足调节保证计算要求的较优关闭规律.结合工程实例,针对蜗壳末端最大压力和机组转速最大上升率2种控制工况,比较导叶一段直线关闭和二段折线关闭的数值计算结果,并应用模拟退火算法对折线关闭规律进行优化.使用优化后的关闭规律进行过渡过程计算,蜗壳末端最大压力、机组最大转速上升率和尾水管进口最小压力均满足调保计算要求,且安全裕量较大.结果表明,模拟退火算法可以快速优化导叶关闭规律,且算法稳定性较好,安全裕量分配合理,为类似工程的导叶关闭规律优化提供了新方法.
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关键词
水电站过渡过程
导叶关闭规律
模拟退火算法
调节保证计算
优化计算
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职称材料
水轮机导叶开启和关闭规律探讨
被引量:
7
7
作者
占小涛
张晓宏
张俊发
《人民长江》
北大核心
2017年第9期89-93,共5页
为了使各项参数满足水电站水力过渡过程中调节保证计算的要求,选择合理的水轮机导叶启闭规律至关重要,合理的启闭规律不仅能使水电站安全稳定地运行,而且也更加经济可靠。结合某水电站工程实例,采用特征线计算方法,借助于过渡过程计算软...
为了使各项参数满足水电站水力过渡过程中调节保证计算的要求,选择合理的水轮机导叶启闭规律至关重要,合理的启闭规律不仅能使水电站安全稳定地运行,而且也更加经济可靠。结合某水电站工程实例,采用特征线计算方法,借助于过渡过程计算软件,对水锤的压力波动和调压室的涌浪波动进行联合计算。计算结果表明,开启时间选择临界值30 s,关闭规律选择两段折线关闭时,能有效地使蜗壳末端压力、机组转速升高率以及调压室的涌浪水位等参数满足控制标准。该结果可为合理地选择导叶启闭规律提供重要的依据。
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关键词
水电站过渡过程
调保计算
导叶启闭规律
特征线法
两段折线关闭
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职称材料
题名
基于二阶Godunov格式与虚拟边界法的水电站水力瞬变建模
1
作者
曾丕江
赵勇
陈刚
郑超
江出阳
杨铮
高杉雪
周领
机构
云南电网有限责任公司
直流输电国家重点实验室(南方电网科学研究院)
河海大学水利水电学院
出处
《南水北调与水利科技(中英文)》
北大核心
2025年第S1期243-247,共5页
文摘
采用二阶Godunov格式分别对水电站机组及其过流系统进行建模与求解,根据有限体积法对水锤控制方程进行离散,采用黎曼求解器中求解通量;提出虚拟边界法,实现水轮机与管线计算区域同时求解并达到的二阶Godunov格式求解精度;将所建模型与传统特征线法、水力瞬变实验结果进行对比,并分析库朗数对模型计算结果的影响。结果表明:针对水电站水力瞬变过程,当库朗数等于1时,所建二阶Godunov格式与传统的特征线法2种方法均不存在任何数值衰减,两者计算结果基本一致;当库朗数小于1时,传统的特征线法由于插值会引起数值耗散,引起较大计算误差。所建的二阶Godunov格式能有效模拟水电站输水系统的压力波动、机组转速、流量等重要参数动态变化,具有更好的准确性、稳定性和高效性。研究为水电站水力过渡过程提供了一种精准、稳定的计算方法。
关键词
水电站
水力
过渡
过程
有限体积法
二阶Godunov
特征线法
Keywords
hydraulic transition process of hydropower station
finite volume method
second-order Godunov model
method of characteristic
分类号
TV143.1 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
超长引水隧洞上下游双调压室电站水力过渡过程计算研究
被引量:
11
2
作者
李永兴
肖志怀
陈启卷
机构
武汉大学动力与机械学院
出处
《中国农村水利水电》
北大核心
2017年第10期131-135,共5页
基金
国家自然科学基金资助项目(51379160)
文摘
为研究长引水隧洞水电站的运行稳定性,结合巴基斯坦Neelum Jhelum水电站,建立了封闭管道不定常流动模型,给出了水轮发电机组以及阻抗式调压井的边界条件,优化了机组导叶关闭和启动规律,根据优化结果,进行了过渡过程计算分析,计算表明:选定的机组参数和导叶关闭规律既能满足引水系统在极端工况下甩负荷的要求,也能满足机组负荷调整时转速的稳定性要求,还能满足机组并网后负荷变化时对稳定性的要求,为电站引水系统的设计提供了参考依据,也为电站后期经济、安全优化运行提供了理论依据。
关键词
水电站过渡过程
特征线法
长引水隧洞
Keywords
transients in hydropower stations
characteristics method
long diversion tunnel
分类号
TV7 [水利工程—水利水电工程]
TV13 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
导叶关闭规律对水电站流道压力分布特性影响
被引量:
2
3
作者
陈玉
张洋
欧邦虎
王煜
机构
三峡大学水利与环境学院
宜昌市水利水电勘察设计院有限公司
蒙江水力发电总厂
出处
《水资源与水工程学报》
CSCD
2019年第6期135-143,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51409151)
文摘
水电站过渡过程中,不同导叶关闭规律对流道压力值及分布特性有较大影响,特别对引水道短、断面尺寸大的坝后式水电站,可能造成同一断面的压力不均问题,危及水电站的安全。为探求不同导叶关闭规律对坝后式水电站流道压力空间分布特性的影响,以典型坝后式水电站三峡右岸水电站为研究对象,通过水电站过渡过程全流道压力特性三维数值模拟及自定义的压力特性差异分析法,对比不同导叶关闭规律下的水电站流道典型断面压力空间分布差异。结果表明:采用三段导叶关闭规律更能限制转轮最大转速,而采用两段导叶关闭规律使得流道同一断面的压力分布更为均匀,从而对流道有利,能保证水电站的安全稳定运行。
关键词
坝后式
水电站过渡过程
CFD三维流体计算
导叶关闭规律
压力空间分布
压力特性差异分析法
Keywords
transient of hydropower station at dam toe
CFD three-dimensional fluid calculation
guide vane closure law
pressure spatial distribution
analysis on pressure distributing characteristics difference
分类号
TV737 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
水电能源科学2005年第23卷总目次
4
出处
《水电能源科学》
2005年第6期87-88,共2页
关键词
水电
能源科学
抽水蓄能
电站
蓄能
电站
面板堆石坝
高坝洲
水电站
径流中长期预报
水资源可持续利用
水资源利用
目次
三维有限元分析
水电站过渡过程
稳定性分析
分类号
TK [动力工程及工程热物理]
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职称材料
题名
导叶关闭规律非线性评价函数及多工况优化
被引量:
15
5
作者
樊红刚
崔赫辰
陈乃祥
机构
清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室
清华大学热能工程系
出处
《排灌机械工程学报》
EI
北大核心
2013年第3期230-235,252,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(50879037)
水沙科学与水利水电工程国家重点实验室自主研究项目(2009-TC-3)
文摘
基于多目标优化基本理论,建立了一种针对导叶关闭规律优化问题的非线性评价函数,并根据导叶关闭规律优化的特点,采用遗传算法建立了导叶关闭规律的多工况优化模型.运用建立的评价函数与优化模型,对某实际电站进行了导叶关闭规律优化计算,并与采用线性评价函数的优化结果进行了比较分析.采用线性评价函数优化的导叶关闭规律,机组最大速率上升值为49.4%,与控制值50%接近,安全余量仅为0.6%,但蜗壳末端最大压力头和尾水管进口最小压力头的安全余量分别为4.717和2.812 m,相对较大;采用非线性评价函数,不需要试算权系数,仅需要给定各优化目标的控制要求即可得到优化的导叶关闭规律,虽然蜗壳末端最大压力头和尾水管进口最小压力头的安全余量分别减小到2.501和1.765 m,但机组最大速率上升值为46.1%,安全余量提高到3.9%,各目标的安全余量分配比较平均.基于非线性评价函数的多工况导叶关闭规律优化得到的结果虽然对单个工况不一定是最优解,但能保证所有工况的各优化目标均能满足控制要求且安全余量分配比较平均,比单工况优化结果更符合实际控制要求.
关键词
水电站过渡过程
导叶关闭规律
最大速率上升
优化计算
多工况优化
Keywords
transient process of hydropower station
wicket-gate closing law
maximum speed rise
optimization calculation
multi-mode optimum
分类号
S277.9 [农业科学—农业水土工程]
TK72 [动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
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职称材料
题名
基于模拟退火算法的水轮机导叶分段关闭规律优化
被引量:
9
6
作者
周天驰
张健
俞晓东
储善鹏
机构
河海大学水利水电学院
出处
《排灌机械工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第4期320-326,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(51379064
51409087)
江苏高校优势学科建设工程项目
文摘
为了解决水电站过渡过程中输水系统水锤压力和机组转速上升难以协调控制的问题,保证电站安全运行,建立了一种水轮机导叶关闭规律非线性优化模型,该优化模型可以调整各控制参数的重要程度并应用于多工况优化.基于水力瞬变计算的特征线法,应用模拟退火算法对该优化模型进行计算,寻找满足调节保证计算要求的较优关闭规律.结合工程实例,针对蜗壳末端最大压力和机组转速最大上升率2种控制工况,比较导叶一段直线关闭和二段折线关闭的数值计算结果,并应用模拟退火算法对折线关闭规律进行优化.使用优化后的关闭规律进行过渡过程计算,蜗壳末端最大压力、机组最大转速上升率和尾水管进口最小压力均满足调保计算要求,且安全裕量较大.结果表明,模拟退火算法可以快速优化导叶关闭规律,且算法稳定性较好,安全裕量分配合理,为类似工程的导叶关闭规律优化提供了新方法.
关键词
水电站过渡过程
导叶关闭规律
模拟退火算法
调节保证计算
优化计算
Keywords
transient process of hydropower station
closure law of wicket gates
simulated annealing
guarantee calculation of regulation
optimization computation
分类号
S277.7 [农业科学—农业水土工程]
TV732.4 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
水轮机导叶开启和关闭规律探讨
被引量:
7
7
作者
占小涛
张晓宏
张俊发
机构
西安理工大学水利水电学院
出处
《人民长江》
北大核心
2017年第9期89-93,共5页
基金
国家自然科学基金项目(51279162)
文摘
为了使各项参数满足水电站水力过渡过程中调节保证计算的要求,选择合理的水轮机导叶启闭规律至关重要,合理的启闭规律不仅能使水电站安全稳定地运行,而且也更加经济可靠。结合某水电站工程实例,采用特征线计算方法,借助于过渡过程计算软件,对水锤的压力波动和调压室的涌浪波动进行联合计算。计算结果表明,开启时间选择临界值30 s,关闭规律选择两段折线关闭时,能有效地使蜗壳末端压力、机组转速升高率以及调压室的涌浪水位等参数满足控制标准。该结果可为合理地选择导叶启闭规律提供重要的依据。
关键词
水电站过渡过程
调保计算
导叶启闭规律
特征线法
两段折线关闭
Keywords
transitional process of hydropower stations
regulation and guarantee calculation
guide vane opening and closing rule
characteristic line method
two- fold line closing
分类号
TV734 [水利工程—水利水电工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于二阶Godunov格式与虚拟边界法的水电站水力瞬变建模
曾丕江
赵勇
陈刚
郑超
江出阳
杨铮
高杉雪
周领
《南水北调与水利科技(中英文)》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
超长引水隧洞上下游双调压室电站水力过渡过程计算研究
李永兴
肖志怀
陈启卷
《中国农村水利水电》
北大核心
2017
11
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职称材料
3
导叶关闭规律对水电站流道压力分布特性影响
陈玉
张洋
欧邦虎
王煜
《水资源与水工程学报》
CSCD
2019
2
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职称材料
4
水电能源科学2005年第23卷总目次
《水电能源科学》
2005
0
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职称材料
5
导叶关闭规律非线性评价函数及多工况优化
樊红刚
崔赫辰
陈乃祥
《排灌机械工程学报》
EI
北大核心
2013
15
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下载PDF
职称材料
6
基于模拟退火算法的水轮机导叶分段关闭规律优化
周天驰
张健
俞晓东
储善鹏
《排灌机械工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2018
9
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职称材料
7
水轮机导叶开启和关闭规律探讨
占小涛
张晓宏
张俊发
《人民长江》
北大核心
2017
7
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职称材料
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