Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự không ổn định động của tua-bin bơm trong quá trình từ chối tải tạm thời
Tóm tắt
Quá trình từ chối tải là một trong những quá trình tạm thời quan trọng nhất trong các tua-bin bơm. Tuy nhiên, chỉ có một vài thành tựu về cơ chế dòng chảy bên trong của tua-bin bơm trong các quá trình từ chối tải đã được trình bày. Trong nghiên cứu này, đầu tiên, quá trình từ chối tải trong một tua-bin bơm đã được mô phỏng bằng phương pháp số mô hình ba chiều, không ổn định và có tính chất xoáy bằng cách sử dụng công nghệ lưới động và các hàm do người dùng định nghĩa trong phần mềm FLUENT. Tốc độ quay được dự đoán qua mô phỏng số khớp khá tốt với dữ liệu thực nghiệm. Thứ hai, dựa trên các mô phỏng số, một sự không ổn định động trong quá trình từ chối tải đã được phát hiện và cho thấy rằng áp suất và các đặc tính hiệu suất, bao gồm mô men thủy lực trên bánh xe và lưu lượng, dao động theo xu hướng tổng thể. Trong khi đó, tất cả các đặc tính hiệu suất và áp suất dao động mạnh mẽ gần các điểm điều kiện hoạt động, nơi mô men thủy lực trên bánh xe bằng không hoặc dòng chảy ngược là cao nhất trong điều kiện bơm ngược. Cuối cùng, các đặc điểm thời gian-tần số và cơ chế hình thành của sự không ổn định động đã được phân tích một cách nhấn mạnh. Phân tích dòng chảy bên trong trong tua-bin bơm cho thấy sự không ổn định động trong quá trình từ chối tải chủ yếu do dòng chảy xoáy ở vùng thác ghép. Hơn nữa, một số phương pháp có thể để cải thiện sự không ổn định động trong quá trình từ chối tải đã được khuyến nghị.
Từ khóa
#tua-bin bơm #từ chối tải #không ổn định động #mô phỏng số #dòng chảy xoáyTài liệu tham khảo
Beevers D, Branchini L, Orlandini V, et al. Pumped hydro storage plants with improved operational flexibility using constant speed Francis runners. Appl Energy, 2015, 137: 629–637
Schleicher W C, Oztekin A. Hydraulic design and optimization of a modular pump-turbine runner. Energy Convers Manage, 2015, 93: 388–398
Sivakumar N, Das D, Padhy N P. Variable speed operation of reversible pump-turbines at Kadamparai pumped storage plant—A case study. Energy Convers Manage, 2014, 78: 96–104
Li D, Gong R, Wang H, et al. Numerical investigation on transient flow of a high head low specific speed pump-turbine in pump mode. J Renew Sustain Energy, 2015, 7: 063111
Wang F, Jiang J. A novel static frequency converter based on multilevel cascaded H-bridge used for the startup of synchronous motor in pumped-storage power station. Energy Convers Manage, 2011, 52: 2085–2091
Zhang Y, Chen T, Li J, et al. Experimental study of load variations on pressure fluctuations in a prototype reversible pump turbine in generating mode. J Fluids Eng, 2017, 139: 074501
Zhang H, Chen D, Wu C, et al. Dynamic modeling and dynamical analysis of pump-turbines in S-shaped regions during runaway operation. Energy Convers Manage, 2017, 138: 375–382
Li D Y, Wang H J, Qin Y L, et al. Entropy production analysis of hysteresis characteristic of a pump-turbine model. Energy Convers Manage, 2017, 149: 175–191
Li D, Wang H, Qin Y, et al. Numerical simulation of hysteresis characteristic in the hump region of a pump-turbine model. Renew Energy, 2018, 115: 433–447
Li D, Wang H, Xiang G, et al. Unsteady simulation and analysis for hump characteristics of a pump turbine model. Renew Energy, 2015, 77: 32–42
Li D Y, Han L, Wang H J, et al. Flow characteristics prediction in pump mode of a pump turbine using large eddy simulation. Proc Ins Mech Engineers Part E-J Process Mech Eng, 2017, 231: 961–977
Zhang Y, Wu Y. A review of rotating stall in reversible pump turbine. J Mechanical Eng Sci, 2016, 7: 1181–1204
Li D Y, Wang H J, Li Z G, et al. Transient characteristics during the closure of guide vanes in a pump-turbine in pump mode. Renew Energy, 2018, 118: 973–983
Liu J T, Liu S H, Sun Y K, et al. Instability study of a pump-turbine at no load opening based on turbulence model. IOP Conf Ser-Earth Environ Sci, 2012, 15: 072035
Liu J T, Liu S H, Sun Y K, et al. Numerical study of vortex rope during load rejection of a prototype pump-turbine. IOP Conf Ser-Earth Environ Sci, 2012, 15: 032044
Liu J T, Liu S H, Sun Y K, et al. Three dimensional flow simulation of load rejection of a prototype pump-turbine. Eng Comput, 2013, 29: 417–426
Nicolle J, Morissette J F, Giroux A M. Transient CFD simulation of a Francis turbine startup. IOP Conf Ser-Earth Environ Sci, 2012, 15: 062014
Cherny S, Chirkov D, Bannikov D, et al. 3D numerical simulation of transient processes in hydraulic turbines. IOP Conf Ser-Earth Environ Sci, 2010, 12: 012071
Zhang L G, Zhou D Q. CFD research on runaway transient of pumped storage power station caused by pumping power failure. IOP Conf Ser-Mater Sci Eng, 2013, 52: 052027
Huang W D, Fan H G, Chen N X. Transient simulation of hydropower station with consideration of three-dimensional unsteady flow in turbine. IOP Conf Ser-Earth Environ Sci, 2012, 15: 052003
Zhang X, Cheng Y. Simulation of hydraulic transients in hydropower systems using the 1-D-3-D coupling approach. J Hydrodyn Ser B, 2012, 24: 595–604
Zhang X X, Cheng Y G, Yang J D, et al. Simulation of the load rejection transient process of a Francis turbine by using a 1-D-3-D coupling approach. J Hydrodyn Ser B, 2014, 26: 715–724
Avdyushenko A Y, Cherny S G, Chirkov D V, et al. Numerical simulation of transient processes in hydroturbines. Thermophys Aeromech, 2013, 20: 577–593
Kolšek T, Duhovnik J, Bergant A. Simulation of unsteady flow and runner rotation during shut-down of an axial water turbine. J Hydraul Res, 2006, 44: 129–137
Zhang X, Cheng Y, Xia L, et al. Looping dynamic characteristics of a pump-turbine in the S-shaped region during runaway. J Fluids Eng, 2016, 138: 091102
Yin J L, Wang D Z, Walters D K, et al. Investigation of the unstable flow phenomenon in a pump turbine. Sci China-Phys Mech Astron, 2014, 57: 1119–1127
Zuo Z, Fan H, Liu S, et al. S-shaped characteristics on the performance curves of pump-turbines in turbine mode—A review. Renew Sustain Energy Rev, 2016, 60: 836–851
Zuo Z, Liu S. Flow-induced instabilities in pump-turbines in China. Engineering, 2017, 3: 504–511
Zuo Z, Liu S, Sun Y, et al. Pressure fluctuations in the vaneless space of high-head pump-turbines—A review. Renew Sustain Energy Rev, 2015, 41: 965–974
Sun Y, Zuo Z, Liu S, et al. Distribution of pressure fluctuations in a prototype pump turbine at pump mode. Adv Mech Eng, 2014, 6: 923937
Lu G, Zuo Z, Sun Y, et al. Experimental evidence of cavitation influences on the positive slope on the pump performance curve of a low specific speed model pump-turbine. Renew Energy, 2017, 113: 1539–1550
Li D Y, Gong R Z, Wang H J, et al. Dynamic analysis on pressure fluctuation in vaneless region of a pump turbine. Sci China Tech Sci, 2015, 58: 813–824
Zhang Y, Liu K, Xian H, et al. A review of methods for vortex identification in hydroturbines. Renew Sustain Energy Rev, 2018, 81: 1269–1285
Xia L S, Cheng Y G, Zhang X X, et al. Numerical analysis of rotating stall instabilities of a pump-turbine in pump mode. IOP Conf Ser-Earth Environ Sci, 2014, 22: 032020
Li D, Gong R, Wang H, et al. Analysis of vorticity dynamics for hump characteristics of a pump turbine model. J Mech Sci Technol, 2016, 30: 3641–3650