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周宁抽水蓄能碾压混凝土重力坝工作性态影响因素分析
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作者 李龙龙 张圣煌 +4 位作者 卢雨欣 王振红 张步 汪娟 张凯恒 《水电能源科学》 北大核心 2025年第4期153-157,207,共6页
抽水蓄能电站大坝由于其独特的运行模式,面临的运行条件比常规大坝要复杂得多。以周宁抽水蓄能电站下水库大坝为例,构建三维有限元模型,分析周期性环境温度变化、库盘水压及坝面水压对大坝温度、应力和位移的影响。结果表明,坝面水压对... 抽水蓄能电站大坝由于其独特的运行模式,面临的运行条件比常规大坝要复杂得多。以周宁抽水蓄能电站下水库大坝为例,构建三维有限元模型,分析周期性环境温度变化、库盘水压及坝面水压对大坝温度、应力和位移的影响。结果表明,坝面水压对大坝影响最显著,周期性环境温度次之,库盘水压影响最小,这3种因素导致的坝体最大位移比例约为13.34∶6.7∶3.3,坝面水压是造成抽蓄碾压混凝土大坝变形位移的主要原因。在工程施工设计以及相关数值仿真中,应特别注意蓄水时机的选择,以防损害工程质量或影响计算结果的准确性。研究成果为同类抽水蓄能电站的施工设计提供了参考,并为周宁抽水蓄能电站的安全运营提供了指导。 展开更多
关键词 抽水蓄能 重力坝 单因素 有限元 工作性态
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抽蓄系统抽水快转发电过渡过程的水力不稳定性 被引量:1
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作者 汤国和 闫晓彤 +3 位作者 何腾 张志兵 郑源 阚阚 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期821-832,共12页
为满足电力系统动态服务需求,要求抽蓄系统快速完成工况转换,抽水快转发电过渡过程是抽蓄系统在工况转换过程中最为复杂和危险的工况之一,但目前相关研究较少。为明确该过程的水力不稳定性,建立抽蓄电站全过流系统三维模型,开展抽蓄系... 为满足电力系统动态服务需求,要求抽蓄系统快速完成工况转换,抽水快转发电过渡过程是抽蓄系统在工况转换过程中最为复杂和危险的工况之一,但目前相关研究较少。为明确该过程的水力不稳定性,建立抽蓄电站全过流系统三维模型,开展抽蓄系统抽水快转发电过渡过程的数值模拟计算,探究水泵水轮机组的外特性参数变化、压力脉动特性和内部流态演变。研究表明:抽蓄机组抽水快转发电过程中,流量、力矩及受力的变化皆随着活动导叶动作呈现出阶梯式变化;水泵制动运行工况及转轮转速发生转向期间为机组易产生较大摆动、力矩易发生剧烈波动的时段,且尤以无叶区的压力波动最为剧烈;导叶开度的快速变化以及流量和转速的变向成为机组内部危险流动的主要来源。研究结果可为提高抽水快转发电过渡过程中的稳定性和优化控制策略提供理论支撑。 展开更多
关键词 抽蓄全过流系统 水泵水轮机 抽水快转发电 过渡过程 水力不稳定性
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基于熵产理论的水泵水轮机驼峰区内部水力损失特性研究 被引量:1
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作者 周罗香 张志兵 +4 位作者 孙政 李璋 刘昆庭 郑源 阚阚 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第1期62-67,共6页
基于熵产理论,对水泵水轮机各个部件的水力损失进行了分析,并提出局部坐标系分析方法对转轮在多维度下的空间局部损失进行了定量分析。研究结果表明:在驼峰区工况下,间接熵产贡献的水力损失最高,占比71%;直接熵产贡献的水力损失最低,仅... 基于熵产理论,对水泵水轮机各个部件的水力损失进行了分析,并提出局部坐标系分析方法对转轮在多维度下的空间局部损失进行了定量分析。研究结果表明:在驼峰区工况下,间接熵产贡献的水力损失最高,占比71%;直接熵产贡献的水力损失最低,仅占比1%;壁面熵产贡献的水力损失占比27%;转轮进口叶片处流动分离现象发展成分离涡,引发靠近下环处回流产生,无叶区部分区域发生回流现象,导致了间接熵产显著增大;驼峰运行区内扬程的下降与水力损失的显著增加有关,受转轮进口以及无叶区的回流作用影响较大。 展开更多
关键词 水泵水轮机 驼峰区 熵产 数值模拟 水力损失特性
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水泵水轮机低水头起动过程压力脉动与内流演变研究
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作者 张志兵 杨瀚轩 +4 位作者 杨皓程 林霄 刘汉中 郑源 阚阚 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第7期201-215,共15页
【目的】抽蓄机组在低水头起动时容易进入其全特性曲线的反S不稳定区,从而导致机组并网失败,严重影响机组的安全稳定运行。【方法】通过三维数值模拟方法对某抽水蓄能电站水泵水轮机全过流系统的低水头起动过程进行研究,重点分析蜗壳与... 【目的】抽蓄机组在低水头起动时容易进入其全特性曲线的反S不稳定区,从而导致机组并网失败,严重影响机组的安全稳定运行。【方法】通过三维数值模拟方法对某抽水蓄能电站水泵水轮机全过流系统的低水头起动过程进行研究,重点分析蜗壳与导叶转轮区域的压力脉动以及内部流动特性。【结果】模拟结果显示:在抽蓄机组低水头起动过程中,导叶开启阶段,转轮进口、转轮叶片内部存在旋涡阻塞流道使流量降低,产生水锤效应使转轮上游压力迅速增大,旋涡结构随水锤高压减少后,流量迅速增加,又导致小幅度的负水锤使压力降低。导叶停止运动后,转轮进口和出口的涡结构分布减少,随着转轮力矩继续降低,机组进入反S区并接近空载工况,压力脉动开始增强,转轮叶片前缘和尾缘重新产生不稳定涡结构,转轮出口水流流速的增加导致尾水管涡带向下游延伸并变为中心和近壁面的双层涡结构。【结论】一些漩涡结构是导致机组在起动初期外特性参数不稳定的主要原因。随着起动过程的进行,压力脉动开始增强,转轮流道内重新产生不稳定涡结构,造成了水泵水轮机空载不稳定的水力特性。通过对蜗壳与导叶转轮区域的压力脉动以及内部流动特性的分析,以期为抽蓄机组低水头稳定起动提供参考。 展开更多
关键词 抽水蓄能电站 水泵水轮机 反S特性 低水头起动 压力脉动 流动特性
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大水位变幅对抽水蓄能电站大坝工作性态影响分析
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作者 周顺田 林兴铖 +4 位作者 卢雨欣 王振红 汪娟 张凯恒 侯文倩 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 2025年第5期43-52,共10页
【目的】抽水蓄能电站大坝水位处于放水-蓄水循环变化过程,大水位变幅致使大坝温度和应力等边界条件不断变化,直接影响到大坝工作性态。为保障大坝的安全运行,开展大水位变幅对抽水蓄能电站大坝工作性态影响研究。【方法】以福建周宁抽... 【目的】抽水蓄能电站大坝水位处于放水-蓄水循环变化过程,大水位变幅致使大坝温度和应力等边界条件不断变化,直接影响到大坝工作性态。为保障大坝的安全运行,开展大水位变幅对抽水蓄能电站大坝工作性态影响研究。【方法】以福建周宁抽水蓄能电站下水库大坝为研究对象,通过分析蓄水运行初期的大坝监测数据,采用三维有限单元法,探讨了大水位变幅下大坝的温度场、变形场及应力场的变化规律。【结果】(1)库水温度与多年平均气温有明显相关性。(2)同一高度的混凝土坝体内部温度较高,两侧温度略低;水库蓄水后,水位以下的混凝土表面温度基本与水库水温一致。(3)在蓄水运行初期,大水位变幅下,大坝的变形和应力变化量较小,最大变形变化量为0.15~0.17 mm/m。【结论】研究结果为大坝的安全运行提供了技术支持,在保障类似抽水蓄能电站大坝的建设和运行安全方面具有一定的推广应用价值。 展开更多
关键词 抽水蓄能电站大坝 大水位变幅 蓄水运行初期 工作性态 安全分析
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基于温控仿真的碾压混凝土重力坝防裂措施研究 被引量:13
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作者 周顺田 张健 +3 位作者 刘东旭 王振红 汪娟 李辉 《人民长江》 北大核心 2022年第3期144-148,共5页
温度荷载是混凝土重力坝的一个主要荷载,它的大小直接影响着大坝是否产生温度裂缝,进而影响着大坝的安全稳定运行。碾压混凝土坝由于胶凝材料用量少、混凝土温升较低,温控措施往往认为可以简化或者取消,但工程经验表明,碾压混凝土重力... 温度荷载是混凝土重力坝的一个主要荷载,它的大小直接影响着大坝是否产生温度裂缝,进而影响着大坝的安全稳定运行。碾压混凝土坝由于胶凝材料用量少、混凝土温升较低,温控措施往往认为可以简化或者取消,但工程经验表明,碾压混凝土重力坝施工过程中温控措施仍必不可少。以福建省周宁电站碾压混凝土重力坝为例,借助三维有限单元法,探讨了有无控温措施的区别,同时对浇筑温度和表面保温关键温控参数开展敏感性分析。计算结果表明:不采取温控措施不能满足温控要求,浇筑温度降低和适度表面保温可以起到较好的温控防裂作用。该工程的温控防裂方法和思路对类似工程的温控防裂具有重要参考意义。 展开更多
关键词 碾压混凝土 温控仿真 浇筑温度 表面保温 防裂措施
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变化水位下碾压混凝土重力坝温度应力研究 被引量:5
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作者 康志亮 李龙龙 +2 位作者 刘东旭 王振红 汪娟 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2021年第4期92-98,共7页
碾压混凝土是一种干硬性混凝土,施工时是薄层碾压、连续浇筑,温度应力是其产生裂缝的一个主要荷载。不同于常规的碾压混凝土重力坝,抽水蓄能电站大坝典型的特点是水位变幅大,变水位区混凝土表面会经常出现不同的温度边界条件交替现象,... 碾压混凝土是一种干硬性混凝土,施工时是薄层碾压、连续浇筑,温度应力是其产生裂缝的一个主要荷载。不同于常规的碾压混凝土重力坝,抽水蓄能电站大坝典型的特点是水位变幅大,变水位区混凝土表面会经常出现不同的温度边界条件交替现象,表面应力情况更加复杂。针对这一问题,以周宁抽水蓄能电站为例,结合三维有限单元法,研究大坝碾压混凝土施工期的温控方案和运行期变化水位下的温度应力。计算结果表明,在合理的浇筑温度、浇筑季节和通水冷却措施下,施工期温控方案可以满足工程要求,运行期的水位变化也不会在水位变化区引起较大的应力变化。研究成果可以指导现场施工,并对类似工程建设提供一定参考依据。 展开更多
关键词 碾压混凝土重力坝 抽水蓄能 变化水位 施工期 运行期 温度应力
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混流式水轮机多工况运行转轮特性 被引量:2
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作者 毛秀丽 陈星锟 +3 位作者 温国庆 袁一凡 任岩 熊妍 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期95-102,共8页
为提高水轮机运行性能,该研究首先采用SSTk-ω湍流模型探讨混流式水轮机多工况运行转轮内流特性,并基于流固耦合方法研究0.35Qr,Qr(Qr为设计工况),1.09Qr工况下的结构场特性。量化分析三维流场速度、压力、涡流黏度、转轮等效应力与变... 为提高水轮机运行性能,该研究首先采用SSTk-ω湍流模型探讨混流式水轮机多工况运行转轮内流特性,并基于流固耦合方法研究0.35Qr,Qr(Qr为设计工况),1.09Qr工况下的结构场特性。量化分析三维流场速度、压力、涡流黏度、转轮等效应力与变形特征等参量,结果表明最大等效应力和最大变形量均随负荷增加而增大,且各工况下最大等效应力均出现在转轮叶片出水边靠近上冠处,最大变形量均产生在叶片出口边中间区域。0.35Qr、1.09Qr工况运行时水流在转轮进口的撞击产生轴向涡是涡流黏度、等效应力、变形量增加的主要原因,Qr工况最大等效应力大于0.35Qr工况,而小于1.09Qr工况。叶片与上冠连接处应力集中,且因连接位置约束性较强,其结构变形量较小。上冠处强约束使得叶片中心位置产生的变形量最大,进一步采用理论分析与数值模拟相结合的方法探讨不同材料转轮性能,研究表明Q345材料转轮的湿模态频率下降率最高,最大下降率为24.5%。Q345的湿模态频率下降率大于ZG00Cr13Ni5Mo,因此使用Q345材料时应充分考虑流体阻尼效应。各材料转轮临界转速均远高于水轮机工作转速,不会引发共振,Q345和1Cr18Ni9Ti的转轮抗变形能力最强,但Q345转轮质量相对1Cr18Ni9Ti转轮较轻,Q345更适用于制造转轮。不同材料转轮的等效应力、变形量等静力学特性分布规律相同,且转轮具有相同的模态振型,故相关研究成果可推广至其他常用材料,为水轮机设计及运行提供一定的参考与指导。 展开更多
关键词 混流式水轮机 转轮 流场特性 等效应力 变形量
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三维数码摄影测量技术及其工程地质应用 被引量:7
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作者 曾继坤 朱永生 +3 位作者 黄文洪 张健 褚卫江 刘宁 《人民长江》 北大核心 2020年第7期141-147,共7页
数码摄影测量技术能够克服复杂工程环境对传统地质测绘、编录作业方式的限制,同时又能实现对地形和地质结构面信息的快速采集与编录,在地质工程领域具有广泛的应用前景。依托周宁抽水蓄能电站边坡工程,阐述了该技术所具有的包括现场数... 数码摄影测量技术能够克服复杂工程环境对传统地质测绘、编录作业方式的限制,同时又能实现对地形和地质结构面信息的快速采集与编录,在地质工程领域具有广泛的应用前景。依托周宁抽水蓄能电站边坡工程,阐述了该技术所具有的包括现场数据采集、照片合成与精度控制以及成果解译与应用等关键环节在内的工作流程;针对左右岸边坡,建立了含地表影像信息的三维数字化地表模型(DTM),并获得了丰富多样的地质成果数据。研究表明:三维数码摄影测量技术除了能够满足常规的地质编录及其生产性图件的制作等一般性的应用要求以外,还可以将其用于开展相关特定地质数据的采集以辅助开展岩石力学科研,比如结构面表面形态特征专项调查,综合运用数值分析软件进行岩体力学特性描述及其岩体稳定性分析等。 展开更多
关键词 三维数码摄影测量 3DM软件 快速编录 稳定性分析 岩石力学特性 地质工程
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