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    188宝金博页面版: 水电站大波动过渡过程研究现状及发展趋势

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    内容提示： 第 23 卷第 4 期 水 利 水 电 科 技 进 展 2003 年 8 月 水电站大波动过渡过程研究现状及发展趋势 何 文学 ，李茶 青 ( 浙江水 利水 电专科学校 水利工程 系 ， 浙江 杭 州 310016) 摘 要 ： 在 对 水 力瞬 变过 渡过 程 历 史背 景 简要 回顾 的基 础 上 ， 重 点介 绍 了水 电站 大 波动过 渡 过程 问题 的研 究现 状 ， 对 其基 础理 论 、 计 算 方 法、 实验 研 究、 模 拟计 算 机 方 法 等 做 了较 为 详 细 的 介 绍 ． 特 征 线 方法以其计算方便 、 能适应不 同的边界条件 等优点在水电站过渡过程计算 中应用最为广泛， 最后简 要介 绍 了 目前 瞬 变流 ...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：22 | 上传日期：2013-10-13 14:27:26 | 文档星级：
    第 23 卷第 4 期 水 利 水 电 科 技 进 展 2003 年 8 月 水电站大波动过渡过程研究现状及发展趋势 何 文学 ，李茶 青 ( 浙江水 利水 电专科学校 水利工程 系 ， 浙江 杭 州 310016) 摘 要 ： 在 对 水 力瞬 变过 渡过 程 历 史背 景 简要 回顾 的基 础 上 ， 重 点介 绍 了水 电站 大 波动过 渡 过程 问题 的研 究现 状 ， 对 其基 础理 论 、 计 算 方 法、 实验 研 究、 模 拟计 算 机 方 法 等 做 了较 为 详 细 的 介 绍 ． 特 征 线 方法以其计算方便 、 能适应不 同的边界条件 等优点在水电站过渡过程计算 中应用最为广泛， 最后简 要介 绍 了 目前 瞬 变流 问题研 究的发 展 趋 势 ， 包括 非 棱柱 体 管道 中的水 击 、 二 维或 三 维 管流 场 的数 值 模拟方法、 一维有限元模拟管道 瞬变流 、 LB 方法在模拟水电站水击中的应用等． 关键 词 ： 水 电站 ； 过 渡过 程 ； 水 力计 算 ； 数 值模 拟 中图分类号 ： TV 131 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1006— 7647f2003)04-0058- 0 4 水电站在 日常运行过程 中， 由于工作条件的经 常变化将必然导致水轮机处于不同工况点之间的过 渡过程之 中， 尤其是大 波动 过渡过 程 ， 虽 然历 时短 暂 ， 但伴随着工况参数大幅度的急剧变化 ， 由水流惯 性与机器运动惯性引起很大的动态附加荷载和一系 列复杂的物理现象 ， 对水 电站的运行 安全及运行质 量有着极其重要的影响 ． 文献[ 1] 列出的一些水电站 因过渡过程 问题引发的实际事故 ， 从 一个 方面说 明 了 过渡 过程 问题 研究 的重要 性 ． 从水力学或流体力学角度考虑 ， 管道 内液体的 流动状态可分为稳定和不稳定两大类 ． 当水流状态 从一种稳定状态变为另一种稳定状态 时， 其 中间的 不稳定 流 态称 为 过 渡 过 程 或 瞬 变 流 ． 由流量 或 流 速 的急剧变化而引起的管道压力升降 的水力瞬变 ( 过 渡过程) 现象常称为水击 ． 在水电站大波动过渡过程 中 ， 除发生水击 现象外 ， 还伴 随机 组转速 的剧烈 变 化 ． 对 水击 现 象 的认 识 与研 究 是 水 电 站 水 力 过 渡 过 程分析的基础 ． 水 电站 过 渡 过 程 实 质 上 是 水 机 电 联 合 过 渡 过 程 ， 包括的内容比较多 ， 如大波动情况下的过渡过程 ( 包括突甩负荷、 突增负荷等) 、 小波动情况下调节系 统的稳定 、 调压室及其波动、 水力振动等 ， 但所有过 渡 过程 问题 的研 究都 是 以水 力 过渡 过 程理 论 为核 心 的 ． 有鉴 于此 ， 本 文 只论述 水 电站 大波 动过 渡 过程 问 题的研究现状及其发展趋势 ， 旨在抛砖引玉 ， 以期能 对该 问题 的研 究 起 到积 极 的促 进作 用 ． 1历 史背景[2_9】 水力 瞬 变基 本 理论 的研 究 是从 探讨 声 波在 空 气 中的传播和波在浅水中的传播开始 的， 但是 ， 在弹性 理论 、 微积分学以及解微分方程 的方法建立 以前 ， 这 些 问题都未能得到解决 ． 随着 自然科学 的发展， 1759 年 ， 欧拉( Euler) 建立 了弹性波传播理论及波动方程 ； 1858 年 门纳 布利 亚 ( Menabrea) 发表 的有 关 水击 笔 记 中曾提到水击计算必须考虑管道的弹性与水体 的压 缩性等论点 ， 奠定 了弹性水击 的理论基础 ． 1878 年 ， 柯特威格 (Kortweg)首次同时考虑管壁弹性和液体弹 性来 确定水击波速 ； 1883 年 ， 葛罗米 克( Gromeka) 在 分析水击 时第 一次考虑 了阻力损 失 ． 1897 年 ， 儒 可 夫斯基在大量试验与理论研究 的基础上 ， 发表 了关 于水击理论 的经典报告 ， 并于 190 4 年提 出了众所周 知的直接水击压强计算公式 ． 阿列维( Allievi) 由最初 的一些 原 理得 出水 击 的普 遍 理论 ， 1913 年 提 出 了水 击 连锁 方 程组 ， 并 建 立 了阿 列 维 水 击 图解 曲线 及 末 相水击计算式 ， 奠定 了水击计 算 的理 论基础 ． 可 以 说 ， 直到 2O 世纪 4o 年代中期 ， 水电站水力过渡过程 计算中广泛采用的还是阿列维公式 ． 1926 年 ， 乌德 ( wo0d) 提 出分析水 击 的图解 法 ， 后来格伯 朗( Bergemn) 将 图解法 引 申用于确定管道 中间断面 的状态 ； 而施尼德( Schnyder)第一次在图解 分析法中计人了阻力损失 ． 1939 年 ， 安吉斯 ( Angus) 提出了分岔管 水击压力计算 的图解 法 ． 1945 年 ， 利 基金项 目： 浙江省 自然科学基金资助 项目(4o2044) ； 浙江省188宝金博页面版厅科研基金资助项 目(20020311) 作者简介 ： 何文学( 1964一) ， 男 ， 甘肃天水人 ， 副教授 ， 硕 士 。 主要从事水力学教学与科研工作 ． ·5 8· 维普资讯 http://www.cqvip.com

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