一、水电站尾水系统布置方式的数值研究（论文文献综述）
李文欣[1]（2021）在《三种不同尾水调压室布置形式的水力过渡过程计算研究》文中认为合理的尾水调压室布置形式可以有效的降低水锤压力对水力系统的影响,关系到整个水电站的安全性和稳定性。本文结合实际工程实例,拟定几种常见的尾水调压室布置形式,建立水电站数学模型和边界条件,借助专业数值模拟软件对几种不同尾水调压室布置形式在典型工况下的调节保证参数进行对比分析,得到以下主要成果:（1）折线先快后慢关闭规律相对于直线关闭规律和先慢后快关闭规律能更好控制机组的稳定性,折线先快后慢关闭规律中折点位置对调节保证参数的影响较为明显。（2）大波动过渡过程中,增大调压室尺寸,可以有效地控制调压室涌浪水位的波动振幅,加快水位的衰减,也可以更好的保证其他调节保证参数的稳定;增大机组转动惯量对大波动过渡过程有利;调压室前后管道糙率选择合理范围内的最小值可以保证调压室底部应有的埋没水深;对比三种布置形式,布置形式一能有效的控制蜗壳末端压力、尾水管压力和机组转速,而布置形式三却有利于调压室涌浪水位的波动衰减。（3）小波动过渡过程中,增大调压室尺寸、机组转动惯量和管道糙率可以有效地降低调压室涌浪水位,对调节品质参数有利,对比三种布置形式,布置形式一可以获得更好的调节品质,调压室涌浪水位波动振幅也更加稳定,水位衰减速度也更快。（4）水力干扰过渡过程中,增大调压室尺寸对水力干扰过程有利,机组转动惯量对水力干扰过渡过程影响较小,敏感性较差,管道糙率的增大可以有效地减小机组的出力,但糙率的选择还应结合其他因素综合确定。对比三种布置形式,布置形式一在各方面都优于其他两种布置形式,机组出力摆动值更小,出力摆动振幅更低,调压室涌浪水位更低,水位衰减速度更快。
陈建国[2]（2021）在《高海拔地区大容量机组尾水系统过渡过程分析研究》文中研究表明近年来,随着我国水电事业开发的突飞猛进,出现了较多海拔高、单机容量大、尾水系统长的大型地下水电站工程,这些工程特点,使得尾水系统的水力过渡过程问题变的尤为复杂,而水力过渡过程又是保证水电站安全稳定运行的关键因素。因此,针对这种水电工程,全面、深入的开展水力过渡过程的研究就十分必要。本文在前人的研究成果的基础上,采用特征线法,对高海拔地区大容量机组尾水系统过渡过程进行了分析研究,得到以下研究成果:（1）通过对机组调节保证计算,优化了导叶关闭规律,深入探讨研究了导叶关闭过程与尾水系统压力分布、阻抗板压差和机组转动惯量相互影响规律等问题,得出了满足高海拔地区、大容量机组电站规范要求,有效控制尾水管进口压力的合理导叶关闭规律。（2）大波动工况下,重点研究了尾水洞尺寸、调压室类型、阻抗孔尺寸等对大波动过渡过程的影响,得出:不同结构类型调压室对尾水管进口最小压力的影响不同,而采用合理阻抗式调压室可以有效控制高海拔电站尾水管进口最小压力,以满足《调压室设计规范》的特殊要求。尾水洞长度的变化对尾水管进口压力的影响较大,高海拔电站要有效控制尾水隧洞的长度。（3）小波动工况下,阻抗孔尺寸的增加减缓了调压室涌浪水位波动的衰减,大容量机组调节品质变差;尾水洞长度的增加使调压室涌浪水位增大,波动周期延长,大容量机组调节品质变差;增加调压室断面面积能起到改善机组调节品质的作用。（4）水力干扰工况下,增大阻抗孔尺寸对大容量受扰机组出力摆动稳定和调压室涌浪水位波动稳定不利;增加尾水洞长度减缓了调压室水位波动的衰减,对系统稳定造成不利影响;增加尾水洞面积有利于减小大容量受扰机组出力摆动和调压室涌浪水位波动稳定。
郭鑫宇[3]（2019）在《耦合多安全约束的水电站运行优化调控研究》文中研究指明水电站运行安全事故是全球范围内严重威胁人民生命和财产安全的隐患。如何防患于未然,针对各类安全问题做好水电站应对措施,是本研究需要解决的关键问题。鉴于此,本研究针对水电站运行期间存在的泄洪诱发振动安全问题、下游水力安全问题和引尾水系统安全问题提取调控安全约束,分别建立优化调控模型并从时间、空间角度给出相应调控策略。基于上述调控策略提出水电站运行调控准则,并以此为基础开展耦合多安全约束的水电站运行多目标优化调控研究并提取调控策略。本论文的主要研究内容及成果如下:（1）构建了耦合泄洪诱发振动安全约束的两阶段对冲水电站优化调控模型,分析了不同等级上游来流量以及预报不确定性下的向家坝水电站最优泄洪调控策略。得到结论如下:（1）最不利闸门开度和水库水位组合条件下竖直方向振动加速度均方根安全限值所对应的向家坝水电站振动安全流量上限为13900m3/s。（2）优化调控模型以保证水库不发生漫坝为前提,主要针对现阶段面对较大洪量的洪水退水过程,提供最小化泄洪诱发振动安全问题风险的调控策略,最优泄洪调控策略相对传统泄洪策略可降低泄洪诱发振动安全问题风险约6.95%,提高水电站发电量约0.78%。（3）通过上述模型得到泄洪宏观调控策略如下:当洪水来流量规模较大时（泄洪振动安全流量剩余空间<6.6亿m3）,基于“对冲理论”的保证泄洪振动安全流量剩余空间对两阶段目标边际效益相等的调控策略为最优;当洪水来流量规模很小时（泄洪振动安全流量剩余空间>6.6亿m3）,均匀泄洪调控策略为最优。（4）洪水预报不确定性越大,现阶段所分配的泄洪振动安全流量剩余空间所占比例越高,现阶段泄洪流量量级越小。（2）根据下游水力安全指标提取闸门开度组合安全约束,以此为基础开展了耦合下游水力安全约束的水电站泄洪优化调控研究。应用到桐子林水电站,主要结论如下:（1）引入泄洪闸明渠安全流量概念来保障下游水力安全。应用到研究对象上具体量化为在总泄洪流量小于6000m3/s时,只利用河床段闸门参照试验结果建议泄洪;在总泄洪流量大于6000m3/s时,以“明渠安全流量”为依据启闭明渠段闸门最大化分担河床段闸门泄洪压力,利用河床段泄洪闸门开度组合对河床段导墙临底流速进行控制。最终求得保证下游区域冲蚀淘刷安全的最优泄洪闸门开度组合安全约束。（2）针对日调节水电站上游来流量量级及波动较大情况,由于日调节水电站本身调节能力较弱,主要利用上游枢纽水库对其来流量进行削峰处理,每日调用1亿m3以下调蓄库容可削减洪峰约2000m3/s。（3）调控模型优化前和优化后闸门总体调控工作总量减少了60%以上,其中明渠段闸门调控工作量减少量占总体减少量的40%。（4）与以洪水削峰为优化导向的调控方案相比,以最小化闸门调控工作量为优化导向的调控方案河床段中孔闸门降低的闸门调控工作量占总体降低的闸门调控工作量的40%。因此河床段中孔闸门在减小闸门调控工作量时作为主要控制对象进行调控。（5）以闸门调控工作量最小为优化导向的调控方案比以洪水最大化削峰为导向的调控方案上游枢纽水库调蓄库容调用率小29%。（3）提取了引水系统“一管双机”运行模式安全约束、尾水调压室运行安全约束。构建了耦合上述引尾水系统安全约束的水电站优化调控模型并采用双层嵌套方式对模型进行求解,该求解模式可降低决策变量维度（维度从6480降为270）和整体模型求解难度。将其应用到锦屏一级和二级水电站,通过分析水库特征以及电站运行特性得出电站调控准则。将上述调控准则嵌入到优化调控模型中优化得到覆盖各种上游来流量及水库起调水位组合的调控方案,通过总结上述方案得到电站长短期调控策略和针对上述安全约束的调控策略。（4）建立了耦合多安全约束的梯级水电站运行多目标优化调控模型。综合水电站运行振动安全、水力防冲安全调控策略和电站运行特性得到电站调控准则。进一步分别设置对梯级水电站泄水量“先优化后分配”和“先分配后优化”的调控方式对模型进行优化。应用到锦屏梯级水电站得到结论如下:（1）锦屏一级电站运行调控准则为在泄洪期采取低水位运行,泄洪振动安全流量剩余空间分配准则调整为各等级洪水均利用对冲准则进行调控。如此可使电站防洪风险降低,并可增大机组最大发电流量分担泄洪压力。锦屏二级电站运行调控准则为调控过程中水位高于1643m,可保证在中高流量泄洪时机组分担泄洪压力、机组出力受阻风险小、水库闸门有较高泄流能力。（2）“先优化后分配”调控方式比“先分配后优化”调控方式在提升4%泄洪诱发振动安全度、1%下游水力防冲安全度的基础上提升水电站发电量9%。（3）各等级洪水调控策略为最大和次大等级洪水需要在汛末时将枢纽水库蓄水至正常蓄水位,在洪水期后均匀缓慢下泄。现阶段需在满足生态流量需求的条件下最大化地分配泄洪振动安全流量剩余空间。第三和第四等级洪水枢纽水库水位在洪水期末恢复至汛限水位。未来阶段分配超过57.1%的泄洪振动安全流量剩余空间。按照每时段电站泄水总流量和发电水头最大化分配发电流量,利用启发式优化算法得到最小化波动程度的泄洪流量序列。
苟东明[4]（2019）在《一管多机布置抽水东蓄能电站瞬态建模与过渡过程分析》文中进行了进一步梳理目前国内抽水蓄能电站的建设正在高速发展,在电站枢纽布置时,输水系统和机组的组合方式往往采用一管多机输水系统布置方案,在安全风险可控的前提下,总体降低工程成本,如广东清远蓄能电站引水系统采用了一管四机布置、浙江天荒坪蓄能电站引水系统采用一管三机布置。当采用一管多机布置方式时,同一水道两台机组或多台机组之间存在水力联系,若其中一台机组突然甩负荷或者增负荷,必然引起调压井水位、分岔点测压管水头的变化,对同一水道系统电其余机组水头、出力、转速、导叶开度等产生影响,这种过渡过程中的水力干扰引起的机组负荷、压力瞬时变化的危险性在已建工程中得到证实。与此同时,与引水系统压力上升相比,尾水管压力下降值越来越成为工程建设过程中关注的重点,极端运行条件下的计算结果和机组安装高程的选择可能直接影响到工程建设的经济性和安全性。本文结合抽水蓄能电站工程实际,针对一管多机布置抽水蓄能电站瞬态建模与过渡过程稳定性分析开展了深入研究。主要完成的工作及结论如下:（1）建立了一管多机布置抽水蓄能电站非线性动力学模型框架,基于该动力学模型框架,系统研究了极端工况下运行条件对抽水蓄能电站蜗壳进口最大压力、尾水管进口最小压力、机组最大转速上升率、引调和尾调最高最低涌波水位的影响规律,并根据数值仿真结果以及实际工程数据,给出一管多机布置抽水蓄能电站在过渡过程中运行特征参数的选择范围,可为工程设计和保证工程安全提供依据。（2）基于敏感性分析法研究了机组主要特征参数对过渡过程瞬态特性的影响规律,包括机组特性及“S”型特性对过渡过程的影响、导叶关闭规律对压力和转速控制的影响、机组转动惯量压力和转速控制的影响等。并进一步分析了,调压井设置条件、调压井阻抗孔直径大小、岔管布置位置等输水系统关键参数对过渡过程的影响规律,研究结果能为一管多机抽水蓄能电站布置运行提供理论指导。（3）结合丰宁和沂蒙两座典型抽水蓄能电站,较系统开展了一台机甩负荷或增负荷情况下水力干扰对其余正在正常运行机组影响的数值研究。结果表明,对于引水系统为一管两机的电站,一台机甩负荷或增负荷时,对另外一台机正常运行的机组蜗壳进口压力存在较大影响,两台机组蜗壳进口压力波形相似,且相较于增负荷工况,甩负荷工况下影响更大。一台机增负荷时,另外一台正常运行的机组出力发生波动,且出力极大值上升较小,出力极小值下降较多。一台机甩负荷时,另外一台额定运行的机组出力发生波动,且出力极大值上升较大,出力极小值下降较小。给出了典型工况下机组运行稳定性条件,研究结果为保障机组安全稳定运行提供理论依据。（4）采用不同区域多数值耦合算法对泵工况断电飞逸过渡过程进行了三维湍流数值模拟。结果表明,在飞逸工况下,转轮内部产生涡流,在制动工况下出现尾水涡带,管状空腔涡带在脱离壁面形成,随后旋转方向改变,形成顺时针柱状涡带,后期在水轮机工况出现偏心。通过数值模拟得到了断电飞逸过程中水泵水轮机外特性参数的动态变化规律、不同时刻尾水管、调压井内部流态的演变规律等。
黄伟[5]（2018）在《水电站尾水调压室设置判据及水泵水轮机全特性理论构建》文中指出水电站在运行期间的事故大多与水力过渡过程相关。因此,在我国水电（包括抽水蓄能）持续大规模开发的背景下,研究在电站的初步设计阶段就充分考虑水力过渡过程的内在特性,寻求改善机组运行条件的措施十分必要。考虑到在水电站（包括抽水蓄能电站）的初步设计阶段,电站的某些关键参数（如吸出高度、比转速和机组飞轮力矩等）还存在较大不确定性以及水力机械全特性曲线缺乏,难以有效开展水力过渡过程数值模拟,并判断调压室设置的合理性。因此,本文依托多座电站设计参数的统计资料,应用理论推导和数值模拟相结合的研究手段,深入开展了电站关键参数的回归分析、尾水调压室设置判据、可逆式水泵-水轮机全特性曲线的理论构建以及水力过渡过程数值模拟等研究,为工程设计提供重要的科学依据。论文的主要创新点有:（1）在考虑长水道系统动态水头损失的基础上,建立了考虑尾水系统水流惯性引起的水击真空、尾水管进口处的流速水头真空及输水系统摩阻真空三者时序叠加的尾水调压室设置新判据以及尾水系统极限长度的数学模型。并从理论和实例应用角度与其他判据进行了对比。结果表明:尾水调压室设置新判据考虑的影响因素更为全面,判定的结果更符合实际,可作为中、低水头水电站（包括抽水蓄能电站）尾水调压室设置必要性的初步判别标准。（2）根据现有多座抽水蓄能电站水泵水轮机模型转轮的全特性曲线,建立了全特性曲线上各特征工况点集特征参数与最优工况比转速及导叶相对开度间的显性函数关系,提出了基于修正的内特性解析理论构建出混流式水泵水轮机全特性曲线的方法,从而可以有效提高初步设计阶段水力过渡过程计算的准确性。（3）在统计分析20座水头范围涵盖高、中、低水头的抽水蓄能电站相关设计参数的基础上,提出了吸出高度、水轮机工况和水泵工况比转速及机组飞轮力矩等关键参数新的经验公式,用于电站水力过渡过程数值模拟及判断调压室设置必要性,为电站设计提供参考。（4）提出了缺乏资料情况下,初步进行电站水力过渡过程预测模拟的方法,并以国内两座抽水蓄能电站为例,论证了该方法的实用性。
韩军颖[6]（2018）在《不同尾水系统对水电站系统稳定性影响》文中研究指明水电站在设计和施工时,根据不同地形地质条件,其尾水系统在长度和结构上会存在明显差异,这会对机组运行和水力发电系统稳定性带来不尽相同的影响。水力发电机组运行时,会存在电力负荷扰动、液压随动系统时滞效应等影响因素,这些会影响系统的稳定运行。作为水电站核心组成部分的水力发电系统,它在机组稳定运行和保证供电质量等方面发挥重要作用。因此,有必要针对不同尾水系统布置形式的水力发电系统以及系统运行时存在的不稳定因素,建立能准确反映其结构和运行特点的非线性数学模型,研究各因素对系统稳定性的影响规律,进而探究系统失稳时动力学机理,为系统的稳定运行从理论方面提供一定的指导。本论文主要内容及结论如下:（1）考虑变顶高尾水洞中明满流往复交替运动及明流段水位波动的工作特性,以及运行时可能发生电力负荷扰动和机组转速随机变化的情况,通过Fourier级数展开方法和Chebyshev正交多项式逼近理论,建立变顶高尾水洞水电站非线性随机数学模型。基于实测水电站数据,利用稳定性理论,借助MATLAB数值仿真得到系统参数稳定域;研究随机强度及负荷扰动对系统稳定域影响,结果表明:随机强度增大使稳定域减小,当转速发生随机变化时负荷扰动对稳定域几乎无影响;随后,研究负荷扰动、随机强度和尾水洞倾斜角对系统动态响应特性的影响。数值统计结果显示:在文中条件下,倾斜角不大于4%时较为合理。（2）考虑多机组共用尾水调压井水电站中机组间相互关联作用且调压井在调节过程中不受控特点,以及液压随动系统时滞效应可能会影响系统调节品质,建立该布置形式下的水力发电系统时滞非线性数学模型。根据Hopf分岔理论求得不同kd1时系统稳定域,数值仿真得到不同时滞下系统的分岔特性,并统计对应的kp1稳定区间,结果表明:kd1和时滞会影响kp1的稳定区间,且kd1改变时,时滞对稳定区间影响程度不同;进一步,改变引水管道长度,研究管道不对称对系统动态特性和稳定性的影响,结果表明引水管道缩短有利于系统的稳定性。（3）针对单机组带上下游双调压井水电站在受到扰动时系统稳定性差,而传统PID控制策略调节效果不理想的问题,将非线性状态反馈控制方法应用于水力发电系统,并考虑转速随机变化的影响,建立对应的水力发电系统非线性随机数学模型。数值仿真得该控制下系统的参数稳定域,控制参数对系统动态响应特性和调压井水位的影响规律,并与PID控制策略进行对比,结果表明:状态反馈控制相较于PID控制在调节质量及响应速度上有较明显优势,但调压井水位波动更为剧烈;随后,考虑转速随机变化影响,分析两种控制策略对随机强度的敏感性问题,结果显示:PID控制下系统稳定域受随机强度影响大,而状态反馈控制下系统稳定域变化不明显,且在稳定域内,不同控制参数下系统动态响应过程几乎重合。
郭文成[7]（2017）在《平压设施作用下的水轮机调节系统暂态过程控制研究》文中研究说明平压设施（调压室、变顶高尾水洞）作用下的水轮机调节系统在过渡过程中同时存在着不同性质、不同类型的扰动-波动-控制耦合作用,直接决定了该类系统暂态特性与控制的复杂程度。从科学研究与指导工程应用的角度,需要关注设平压设施水轮机调节系统耦合动力学建模、平压设施作用下水轮机调节系统暂态特性、平压设施作用下水轮机调节系统线性/非线性控制,为此开展了 4个方面的研究:基于降阶模型的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制、基于正弦波的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制、变顶高尾水洞水轮机调节系统非线性控制、调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制,取得了如下创新性成果:（1）以水轮机调节系统高阶数学模型的降阶处理方法为出发点,针对设调压室水轮机调节系统,提出了2种具有严格理论依据与通用性的降阶方法,构造了调节系统的低阶等效数学模型;依据低阶等效数学模型,进行了设调压室水轮机调节系统的暂态特性分析,提出了影响参数的取值依据。结果表明:完整5阶系统总存在1对共轭主导复极点和3个非主导极点,删除分母5次项进行一次降阶后得到的一次低阶等效系统（4阶）维持了主导极点的取值基本不变,可以真实反映进而代替完整5阶系统;一次低阶等效系统包含1对共轭主导复极点,其对应的2阶子系统为缓慢衰减的、周期性的尾波,以其作为转速响应波动的主体部分可以实现系统的二次降阶,并可推导出调节时间这一系统调节品质的动态性能指标。无调压室系统的稳定性和调节品质仅由压力管道内的水击波动作用于机组频率响应确定,而有调压室系统则由压力管道内的水击波动和调压室内的水位波动共同作用确定;压力管道水流惯性主要影响无调压室系统的稳定性及频率响应、有调压室系统的稳定性及频率响应主波,压力管道水头损失主要影响有调压室系统的稳定性及频率响应尾波。应用压力管道水流惯性和水头损失的作用机理,可以改善系统稳定性和调节品质、构造系统低阶等效模型。（2）针对设调压室水电站,提出了一种机组运行控制研究的新思路,即用一个给定的调压室水位正弦波动来描述引水隧洞与调压室的非恒定水流运动特性,引水隧洞与调压室的水力参数、动态特性反映在假定的调压室水位正弦波动的特征参数中,特征参数通过一系列严格的数学方法确定。采用调压室水位正弦波动的假定及其数学描述,开展了水轮机调节系统一次调频工况下机组动态响应与暂态控制的研究。结果表明:开度控制模式下一次调频工况水轮机调节系统是恒稳定的,功率控制模式下一次调频工况水轮机调节系统是有条件稳定的。功率控制模式下系统的一次调频稳定域与出力动态响应具有很好的鲁棒性。一次调频调压室临界稳定断面使调节系统达到临界稳定状态,是调压室水力设计的重要依据。调节系统稳定状态分布图提供了调速器参数与调压室断面积综合优化与整定的依据。调压室水位波动正弦波方程可以取代引水隧洞动力方程与调压室连续性方程,采用调压室水位波动假定得到的频率阶跃扰动下机组出力响应的解析解是合理的,该出力响应由四个独立的子波动（常数项、调速器项、压力管道项、调压室项）叠加而成。利用一次调频域,可以对系统的一次调频响应品质进行评价。（3）针对变顶高尾水洞水轮机调节系统,从变顶高尾水洞的水力非线性引起的调节系统非线性模型出发,设计了2类非线性控制策略:非线性多项式状态反馈控制策略与非线性扰动解耦控制策略。分析了非线性控制策略的作用机理与调节特性,基于调节系统的技术性能与机组运行的指标体系,提出了变顶高尾水洞的水力设计准则与调速器参数的整定依据。结果表明:负荷扰动发生后,非线性多项式状态反馈控制策略可以使机组频率能够回到初始值,且动态响应的调节品质优于PID控制的情况。非线性多项式状态反馈控制策略的线性项的作用主要是改变系统的线性稳定性,以消除或延迟已有的分岔;非线性项的作用是可以改变分岔解的稳定性。输出函数的构造可由系统的控制目标和输出对扰动解耦的充要条件严格确定下来;利用所构造的输出函数,采用微分几何理论与线性二次型最优控制理论,可以通过坐标变换得出原非线性系统的线性二次型最优控制下的非线性扰动解耦控制策略的表达式。采用非线性扰动解耦控制时,含变顶高尾水洞的水轮机调节系统的速动性很好,机组频率响应能够快速地稳定到额定频率,调节品质远好于PID控制的情况,且系统具有很好的鲁棒性。（4）运用Hopf分岔理论研究了设上游/下游调压室与变顶高尾水洞水电站的水轮机调节系统的暂态特性与控制问题。基于联合作用与波动叠加的视角,分析了调速器的作用机理、上游/下游调压室与变顶高尾水洞的联合作用机理、质量波与水击波/重力波的叠加机理、及它们对调节系统暂态特性的影响及基于调速器、上游/下游调压室、变顶高尾水洞的系统动态特性的控制方法。结果表明:水轮机调节系统在负荷扰动下的特征变量响应过程呈现出明显的波动叠加特征。上游调压室与变顶高尾水洞联合作用下,在调压室临界稳定断面两侧,水轮机调节系统的暂态特性明显不同。当调压室面积小于临界稳定断面时,调节系统在PI参数平面内有2条分岔线,分别代表上游调压室水位波动稳定特性和压力管道-变顶高尾水洞内水流振荡稳定特性,前者决定系统的稳定域。上游调压室对于设变顶高尾水洞水轮机调节系统稳定性的影响主要取决于调压室断面积,变顶高尾水洞对于设上游调压室水轮机调节系统稳定性的影响主要取决于调压室断面积、负荷扰动及尾水洞顶坡度。设下游调压室与变顶高尾水洞水轮机调节系统处于临界稳定状态时,压力管道-机组子系统和下游调压室-变顶高尾水洞子系统分别对应不同分岔线,2类分岔线构成系统的稳定域边界。变顶高尾水洞对压力管道-机组子系统稳定性只有很微弱影响,但可通过影响下游调压室水位波动来提高调节系统的稳定性。
张小康,邓德余[8]（2017）在《水电站尾水系统CFD分析与优化》文中进行了进一步梳理现有很多大中型水电站的尾水系统具有复杂的布置形式,无法直接使用经验公式求出其水头损失,需进行物理模型试验。但模型试验成本高周期长,壁面粗糙度不易模拟,而且受缩尺效应的影响。CFD数值模拟具有成本低,周期短,100%原型尺寸模拟的优势。应用计算流体力学方法对水电站尾水系统进行CFD数值模拟,得到其水头损失和流态,并对流场结构进行分析,提出尾水系统优化的一般原则。对比CFD计算和模型试验水头损失的结果,发现两者基本一致,表明用CFD进行水电站尾水系统优化是可行的,可以为工程设计提供可靠依据。
潘锦豪[9]（2016）在《双引水隧洞发电系统尾水隧洞明满流过渡过程特性研究》文中认为在水电站尾水系统中,由于水轮机增减负荷、水轮机开停机、阀门启闭等原因导致压力和流量发生急剧变化的过程,称为水力过渡过程。为防止水锤的危害,在设计水电站引水系统时,必须研究各种工况下水电站输水系统过渡过程的水力特性。本文用Preissmann窄缝法建立尾水系统的有压与无压相结合的水力过渡模型。采用计算机编程对特定工况下恒定流的水面线分布和非恒定流情况下的水位压力波动进行模拟,通过与试验测量数据进行比较,验证了数值计算模型的正确性和有效性。采用验证后的模型分别对大波动过程的甩负荷工况和增加负荷工况,以及联合工况下尾水系统的水力参数进行数值计算,获得了调压井和尾水主洞各特征断面的水位波动过程。本文研究表明采用preissmann窄缝法能够对有压与无压结合的尾水系统的明满流交替水力过程过程进行模拟分析。数值计算显示,当下游水位和洞顶接近时,明满流交替的过渡过程会产生间歇性的高压水锤。
王明疆[10]（2015）在《明满流尾水系统水电站水轮机调节系统暂态特性研究》文中指出深入地研究水电站中尾水明渠和变顶高尾水洞的工作特性,并通过对它们的合理使用,达到取代或者缩小尾水调压室、满足水电站调节保证和机组稳定运行的要求,对工程以及科学技术进步都有明显的积极作用。本文从这两类尾水系统水力特性中最显着的特点（即暂态过程中尾水系统会产生明满流现象）出发,针对其水轮机调节系统,以如下2个关注点为目标：（1）水电站设计阶段：从理论分析的角度,揭示明满流尾水系统水电站水轮机调节系统的暂态特性（稳定性与调节品质）,为尾水明渠、变顶高尾水洞的设计及二者与尾水调压室的布置优化与联合运行提供理论依据；（2）水电站调试运行阶段：从数值仿真的角度,揭示明满流尾水系统水电站在水轮机调节系统控制下进行的调试试验（负荷调整试验、甩负荷试验）所展示的物理现象,完善其反演分析理论与方法,深入地了解变顶高尾水洞水力特性对机组运行影响,验证设计方案的合理性、数值仿真手段的可靠性。论文的主要内容包括以下3个方面：1明渠尾水系统水电站水轮机调节系统暂态特性研究提出了将有压管道与明渠非恒定流的控制方程进行分段线性化离散、以空间状态方程的形式写出指定断面输入量与输出量的响应关系的方法,将有压与明渠状态方程耦合,解决了明渠系统断面间水头和流量难于直接关联的难题。依据明渠尾水系统的空间状态方程,与其他子系统模型联合,得到用于稳定性和调节品质分析的动力系统模型,并重点分析了明渠尾水系统中水位波动对水轮机调节系统稳定性和调节品质的影响。结果表明：（1）本文提出的将有压流水击方程与明渠圣维南方程统一的弹性水击线性模型可以作为水系统子模型用来进行明渠尾水系统水电站水轮机调节系统的暂态特性理论分析。（2）无尾水调压室的水电站,尾水明渠对水轮机调节系统稳定性的影响很小；设尾水调压室的电站,尾水明渠的长度和水深均对水轮机调节系统的稳定性有较大的影响,且存在明渠长度的临界值,在其两侧,明渠长度对稳定域的作用相反。（3）无尾水调压室的水电站,尾水明渠对小波动的影响基本可以忽略；尾水明渠通过影响尾水调压室的水位波动影响小波动的调节品质,明渠的长度是主要因素,存在某一特定的明渠长度使得调压室水位波动衰减较快,有利于提高调节品质。2变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统暂态特性研究首次将Hopf分岔理论应用到变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的稳定性研究,成功解决了因变顶高尾水洞明满流分界面来回运动而带来的水轮机调节系统非线性问题,及由此带来的系统的稳定性难于理论分析的问题。首先建立了包含准确描述变顶高尾水洞明满流分界面运动特性的改进引水系统动力方程在内的水轮机调节系统非线性数学模型,然后阐释了Hopf分岔方法在该特殊非线性系统上的应用流程,同时揭示了变顶高尾水洞的稳定性工作原理、相关因素对稳定性的影响。结果表明：（1）变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的Hopf分岔是超临界的。（2）变顶高尾水洞水流惯性变化在机组减负荷时对系统的稳定性有利、增负荷时对系统的稳定性不利；明流段水位波动的作用对于系统的稳定性在增、减负荷下都是有利的。（3）负荷阶跃值相同时,负扰下的系统稳定域大于正扰；矩形、城门洞型和圆型三种断面中,圆形断面对系统的稳定性最有利、矩形断面最不利；随着尾水洞内水深的增大,负扰下系统的稳定域逐渐减小,正扰下系统的稳定域逐渐增大。3变顶高尾水洞水电站暂态过程反演分析针对变顶高尾水洞水电站,完善了该类电站的反演分析计算理论与方法,并依托某已建水电站,建立了反演分析的数学模型,对调试阶段的甩负荷试验工况和负荷调整试验工况进行了完整的反演计算与分析。结果表明：（1）本文反演计算所用的数学模型与模拟手段能够较准确合理的反映真实电站的暂态过程,是可行的。（2）经过反演分析的验证,算例电站在甩负荷与负荷调整暂态过程中的机组调节保证参数、水轮机调节系统的稳定性与调节品质均满足要求,说明该电站在理论分析、数值模拟及模型试验等的一系列论证下开展的设计是正确的、合理的。（3）本文的反演分析流程可作为标准流程用于其他同类水电站的反演分析。（4）本文的反演分析理论与方法,与理论分析、数值仿真和模型试验一起构成了变顶高理论与应用关键技术研究的四种手段,四者相辅相成、缺一不可,共同推进变顶高理论的基础研究与应用推广。
二、水电站尾水系统布置方式的数值研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水电站尾水系统布置方式的数值研究（论文提纲范文）
（1）三种不同尾水调压室布置形式的水力过渡过程计算研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 水电站水力过渡过程研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 基本原理和边界条件 |
| 2.1 过渡过程的基本原理和水锤计算的特征线法 |
| 2.2 管系的分段 |
| 2.3 节点边界条件 |
| 2.3.1 进出口节点 |
| 2.3.2 串联管道节点 |
| 2.3.3 分岔管道节点 |
| 2.4 调压室边界 |
| 2.5 水轮机边界 |
| 2.5.1 水轮机的单位参数 |
| 2.5.2 水轮机边界方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 工程实例及参数选取 |
| 3.1 电站概况 |
| 3.1.1 电站及基本特性参数 |
| 3.1.2 计算内容及控制标准 |
| 3.2 水轮机参数处理 |
| 3.3 仿真模型及管道参数 |
| 3.4 导叶关闭规律研究 |
| 3.4.1 直线关闭规律 |
| 3.4.2 折线关闭规律 |
| 4 水力过渡过程的计算研究 |
| 4.1 大波动过渡过程计算分析 |
| 4.1.1 计算工况 |
| 4.1.2 调压室断面直径对大波动过渡过程的影响研究 |
| 4.1.3 机组转动惯量GD~2对大波动过渡过程的影响分析 |
| 4.1.4 糙率对大波动过渡过程的影响分析 |
| 4.1.5 大波动过渡过程 |
| 4.2 小波动过渡过程计算分析 |
| 4.2.1 计算工况 |
| 4.2.2 调压室断面直径对小波动过程的影响 |
| 4.2.3 机组转动惯量GD~2对小波动过渡过程的影响 |
| 4.2.4 管道糙率对小波动过渡过程的影响 |
| 4.2.5 小波动过渡过程 |
| 4.3 水力干扰过渡过程研究 |
| 4.3.1 计算工况 |
| 4.3.2 调压室断面直径对水力干扰过渡过程的影响 |
| 4.3.3 机组转动惯量GD~2对水力干扰过渡过程的影响 |
| 4.3.4 管道糙率对水力干扰过渡过程的影响 |
| 4.3.5 水力干扰过渡过程 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（2）高海拔地区大容量机组尾水系统过渡过程分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 水力过渡过程的研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 水力过渡过程的基本理论 |
| 2.1 运动方程 |
| 2.2 连续方程 |
| 2.3 特征线方程 |
| 2.4 调压室基本方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 边界条件与管道当量化 |
| 3.1 上、下 游水库边界 |
| 3.2 节点边界 |
| 3.2.1 管道串联节点 |
| 3.2.2 分岔连接节点 |
| 3.3 阻抗式调压室边界 |
| 3.4 水轮机组边界条件 |
| 3.5 管道当量化 |
| 3.5.1 蜗壳当量化 |
| 3.5.2 尾水管当量化 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 高海拔地区大容量机组工程实例 |
| 4.1 电站概况 |
| 4.1.1 基本资料 |
| 4.1.2 电站及机组基本参数 |
| 4.1.3 工程控制标准 |
| 4.2 大容量水轮机特性曲线数据及电站仿真图 |
| 4.3 高海拔地区大容量机组导叶关闭规律的研究分析 |
| 4.3.1 直线关闭规律的研究分析 |
| 4.3.2 折线关闭规律的研究分析 |
| 4.3.3 导叶关闭规律对尾水系统的研究分析 |
| 4.3.4 导叶关闭规律对阻抗板压差的研究分析 |
| 4.3.5 导叶关闭规律与机组转动惯量的关系研究分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 高海拔地区大容量机组工程实例水力过渡过程计算研究 |
| 5.1 高海拔地区大波动过渡过程计算研究 |
| 5.1.1 计算工况 |
| 5.1.2 调压室类型选取研究分析 |
| 5.1.3 阻抗孔与尾水洞面积的研究分析 |
| 5.1.4 尾水洞长度的研究分析 |
| 5.1.5 大波动过渡过程 |
| 5.2 大容量机组小波动过渡过程计算研究 |
| 5.2.1 计算工况 |
| 5.2.2 调压室类型对小波动过渡过程的影响 |
| 5.2.3 尾水洞长度对小波动过渡过程的影响 |
| 5.2.4 调压室面积对小波动过渡过程的影响 |
| 5.2.5 大容量机组小波动过渡过程 |
| 5.3 大容量机组水力干扰过渡过程计算研究 |
| 5.3.1 计算工况 |
| 5.3.2 调压室类型对水力干扰过渡过程的影响 |
| 5.3.3 尾水洞长度对水力干扰过渡过程的影响 |
| 5.3.4 尾水洞面积对水力干扰过渡过程的影响 |
| 5.3.5 大容量机组水力干扰过渡过程 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（3）耦合多安全约束的水电站运行优化调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 水电站泄洪安全优化调控国内外研究进展 |
| 1.2.2 水电站发电安全优化调控国内外研究进展 |
| 1.2.3 水电站运行多目标优化调控国内外研究进展 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 耦合泄洪诱发振动安全约束的水电站泄洪优化调控研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 耦合泄洪诱发振动安全约束的两阶段对冲优化调控模型 |
| 2.2.1 泄洪调控模型目标函数 |
| 2.2.2 泄洪调控模型约束条件 |
| 2.3 模型求解步骤和方法 |
| 2.3.1 模型求解步骤 |
| 2.3.2 两阶段对冲泄洪优化调控模型解析解 |
| 2.3.3 泄洪调控优化求解方法 |
| 2.4 模型应用实例 |
| 2.4.1 泄洪振动安全流量约束指标提取 |
| 2.4.2 耦合振动安全约束的泄洪调控策略提取 |
| 2.4.3 模型预报不确定性敏感性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 耦合下游水力安全约束的水电站泄洪优化调控研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 耦合下游水力安全约束的水电站泄洪优化调控模型 |
| 3.2.1 泄洪调控模型目标函数 |
| 3.2.2 泄洪调控模型约束条件 |
| 3.2.3 决策变量 |
| 3.3 模型求解步骤以及闸门开度组合安全约束 |
| 3.3.1 模型求解步骤 |
| 3.3.2 闸门开度组合安全约束提取方法 |
| 3.4 模型应用实例 |
| 3.4.1 闸门开度组合安全约束提取 |
| 3.4.2 耦合下游水力安全约束的优化调控模型结果分析 |
| 3.4.3 枢纽水电站调控策略提取 |
| 3.4.4 调控结果敏感性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 耦合引尾水系统安全约束的水电站发电优化调控研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 耦合引尾水系统安全约束的水电站发电优化调控模型 |
| 4.2.1 发电调控模型目标函数 |
| 4.2.2 发电调控模型约束条件 |
| 4.3 模型求解步骤以及引尾水系统安全约束 |
| 4.3.1 双层优化调控模型求解步骤 |
| 4.3.2 引水系统“一管双机”运行模式安全约束 |
| 4.3.3 尾水调压室运行安全约束 |
| 4.4 模型应用实例 |
| 4.4.1 锦屏一级、二级电站引尾水系统安全约束 |
| 4.4.2 锦屏一级、二级电站发电调控准则设定 |
| 4.4.3 锦屏一级电站月尺度调控策略提取 |
| 4.4.4 锦屏二级电站日尺度调控策略提取 |
| 4.4.5 引水系统“一管双机”运行模式安全调控策略 |
| 4.4.6 尾水调压室安全运行机组调控策略 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 耦合多安全约束的梯级水电站运行多目标优化调控研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 耦合多安全约束的梯级水电站运行多目标优化调控模型 |
| 5.2.1 调控模型目标函数及约束条件 |
| 5.2.2 水电站运行安全因子 |
| 5.2.3 两种调控方式决策变量的确定 |
| 5.3 模型求解步骤和调控准则提取方法 |
| 5.3.1 梯级水电站运行调控准则提取 |
| 5.3.2 模型求解步骤 |
| 5.4 模型应用实例 |
| 5.4.1 水电站运行安全约束提取 |
| 5.4.2 梯级水电站运行调控准则设定 |
| 5.4.3 耦合多安全约束的梯级水电站调控策略提取 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 研究创新点 |
| 6.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（4）一管多机布置抽水东蓄能电站瞬态建模与过渡过程分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水力机械过渡过程研究现状 |
| 1.2.2 抽水蓄能电站一管多机水力过渡过程研究现状 |
| 1.3 调节保证设计行业现状和管理要求 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 本文技术路线 |
| 2 数学模型与计算方法 |
| 2.1 引水管道内瞬变流动的控制方程 |
| 2.2 特征线方法 |
| 2.3 数学模型 |
| 2.3.1 水轮机模型 |
| 2.3.2 发电机模型 |
| 2.3.3 调速器模型 |
| 2.3.4 调压室模型 |
| 2.4 管段准则及边界条件 |
| 2.4.1 管系分段 |
| 2.4.2 建立边界条件 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 一管多机布置抽水蓄能电站非线性动力学建模与瞬态分析 |
| 3.1 水力系统 |
| 3.2 一管多机抽蓄系统动力学建模 |
| 3.2.1 管道水击动态方程 |
| 3.2.2 水泵水轮机动态方程 |
| 3.3 一管两机布置抽水蓄能电站瞬态工况数值仿真 |
| 3.4 一管多机布置方式抽水蓄能电站极值典型工况研究 |
| 3.4.1 蜗壳末端最大压力 |
| 3.4.2 尾水管最小压力发生工况 |
| 3.4.3 机组最大转速上升发生工况 |
| 3.4.4 引调涌浪最高水位发生工况 |
| 3.4.5 尾调涌浪最高水位发生工况 |
| 3.4.6 计算结论 |
| 3.5 极端工况安全控制标准探讨 |
| 3.5.1 计算控制标准 |
| 3.5.2 安全控制标准建议 |
| 3.6 过渡过程研究计算工况 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 一管多机布置方式抽水蓄能电站过渡过程关键因素分析 |
| 4.1 一管多机布置方式的电站转轮特性对水力过渡过程的影响研究 |
| 4.1.1 不同转轮特性曲线分析 |
| 4.1.2 不同的转轮特性曲线计算结果分析 |
| 4.1.2.1 不同的转轮特性曲线对蜗壳末端最大压力的影响 |
| 4.1.2.2 不同的转轮特性曲线对尾水管进口最小压力的影响 |
| 4.1.2.3 不同的转轮特性曲线对机组最大转速上升的影响 |
| 4.1.2.4 不同的转轮特性曲线对尾调涌浪的影响 |
| 4.1.2.5 不同的转轮特性曲线对引调涌浪的影响 |
| 4.1.2.6 不同的转轮特性曲线对输水系统最小压力的影响 |
| 4.1.3 导叶拒动工况下的计算结果分析 |
| 4.1.4 不同机组特性对过渡过程结果影响总结 |
| 4.2 一管多机布置电站输水系统参数对水力过渡过程的影响研究 |
| 4.2.1 调压井的设置对过渡过程的影响 |
| 4.2.1.1 引水调压井 |
| 4.2.1.2 尾水调压井 |
| 4.2.2 调压井阻抗孔直径对过渡过程的影响 |
| 4.2.2.1 引水调压井参数影响 |
| 4.2.2.2 尾水调压井参数影响 |
| 4.2.3 岔管位置对过渡过程的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 一管多机布置方式抽水蓄能电站过渡过程计算分析 |
| 5.1 关键因素敏感性分析 |
| 5.1.1 导叶关闭规律对过渡过程的影响 |
| 5.1.1.1 导叶关闭规律对蜗壳动水压力的影响 |
| 5.1.1.2 导叶关闭规律对尾水管真空度的影响 |
| 5.1.1.3 导叶关闭规律对机组转速变化率的影响 |
| 5.1.1.4 计算结果分析 |
| 5.1.2 机组转动惯量GD2对过渡过程的影响 |
| 5.2 一管多机过渡过程计算 |
| 5.2.1 丰宁电站水力干扰计算结果 |
| 5.2.2 沂蒙电站水力干扰计算结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 抽水蓄能电站泵工况断电飞逸过渡过程研究 |
| 6.1 电站计算模型 |
| 6.1.1 几何模型与计算参数 |
| 6.1.2 网格划分 |
| 6.2 三维过渡过程数值计算方法 |
| 6.2.1 不同区域模型耦合算法 |
| 6.2.2 控制方程和湍流模型 |
| 6.2.3 控制方程离散格式 |
| 6.2.4 泵工况断电过渡过程算法实现 |
| 6.3 计算结果与理论分析 |
| 6.3.1 数值模拟结果与模型试验数据对比 |
| 6.3.2 外特性变化规律分析 |
| 6.3.3 测点压强波动变化特性分析 |
| 6.3.4 内部流场演变规律分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 论文总结与展望 |
| 7.1 论文主要研究工作总结 |
| 7.2 论文主要创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（5）水电站尾水调压室设置判据及水泵水轮机全特性理论构建（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状及进展 |
| 1.2.1 水电站中的水力过渡过程 |
| 1.2.2 尾水调压室设置判据 |
| 1.2.3 全特性曲线构建及特性变换 |
| 1.3 论文研究工作 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 水电站关键参数的回归分析 |
| 2.1 吸出高度 |
| 2.2 比转速 |
| 2.3 飞轮力矩 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 尾水调压室设置判据 |
| 3.1 判据适用条件分析 |
| 3.2 新判据推导 |
| 3.2.1 刚性水击方程 |
| 3.2.2 尾水系统极限长度[Lw] |
| 3.3 判据对比分析 |
| 3.3.1 理论对比 |
| 3.3.2 实例验证 |
| 3.4 尾水调压室设置经验曲线 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 全特性曲线的理论构建 |
| 4.1 数学模型 |
| 4.2 特征工况点分析 |
| 4.2.1 O_i、C_i特征点集的确定 |
| 4.2.2 A_i、R_i特征点集的确定 |
| 4.2.3 B_(1i)、B_(2i)特征点集的确定 |
| 4.3 全特性曲线的实例构建分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 工程实例分析 |
| 5.1 水力过渡过程仿真的数学模型 |
| 5.1.1 管道水击方程 |
| 5.1.2 基本边界条件 |
| 5.1.3 水轮机组边界条件 |
| 5.2 数值模拟验证 |
| 5.3 实例应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）不同尾水系统对水电站系统稳定性影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究意义和背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究目标及研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 水力发电系统随机模型及稳定性分析 |
| 2.1 水力发电系统非线性模型 |
| 2.1.1 变顶高尾水洞压力管道模型 |
| 2.1.2 水轮机模型 |
| 2.1.3 发电机模型 |
| 2.1.4 调速器模型 |
| 2.2 变顶高尾水洞水电站水力发电系统随机模型 |
| 2.3 水力发电系统随机稳定性分析 |
| 2.3.1 随机强度σ对随机系统稳定性的影响 |
| 2.3.2 随机强度σ和负荷扰动m_(g0)对系统稳定域的影响 |
| 2.3.3 随机强度σ和负荷扰动m_(g0)影响下水轮机转速x的动态特性 |
| 2.3.4 尾水洞倾斜角α对系统动态特性影响 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 水力发电系统时滞模型及稳定性分析 |
| 3.1 多机组共用尾水调压井水电站水力发电系统时滞模型 |
| 3.1.1 管道系统模型 |
| 3.1.2 水轮机模型 |
| 3.1.3 发电机模型 |
| 3.1.4 存在时滞效应的液压随动系统模型 |
| 3.1.5 整体系统模型 |
| 3.2 水力发电系统稳定性判定 |
| 3.3 水力发电系统稳定性以及时滞系统的分岔特性研究 |
| 3.3.1 系统稳定域分析 |
| 3.3.2 不同时滞下系统的分岔特性 |
| 3.4 不对称引水管道对系统稳定性的影响以及时滞系统的分岔特性研究 |
| 3.4.1 不对称引水管道对系统稳定性的影响 |
| 3.4.2 不同时滞下不对称引水管道水电站系统的分岔特性 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 水力发电系统非线性状态反馈控制及稳定性分析 |
| 4.1 采用状态反馈控制的水力发电系统 |
| 4.2 水力发电系统随机数学模型的建立 |
| 4.3 采用状态反馈控制的水力发电系统稳定性分析 |
| 4.3.1 状态反馈控制对水轮机转速x动态响应过程的影响分析 |
| 4.3.3 随机强度σ对两种控制方法的控制效果影响分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要研究内容及结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 存在的问题及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）平压设施作用下的水轮机调节系统暂态过程控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义与关键问题 |
| 1.3 研究现状评述 |
| 1.3.1 调压室 |
| 1.3.2 变顶高尾水洞 |
| 1.3.3 水轮机调节系统 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 2 基于降阶模型的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 设调压室水电站水轮机调节系统转速响应调节品质 |
| 2.2.1 数学模型 |
| 2.2.2 综合传递函数的求解 |
| 2.2.3 水轮机调节系统的一次降阶 |
| 2.2.4 水轮机调节系统转速响应调节品质分析 |
| 2.2.5 结论 |
| 2.3 压力管道对水轮机调节系统稳定性和调节品质的影响机理 |
| 2.3.1 数学模型 |
| 2.3.2 压力管道对稳定性的影响 |
| 2.3.3 压力管道对调节品质的影响 |
| 2.3.4 压力管道水流惯性和水头损失的作用机理及其应用 |
| 2.3.5 结论 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于正弦波的调压室水轮机调节系统暂态特性与控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 设调压室水电站水轮机调节系统一次调频稳定性 |
| 3.2.1 数学模型 |
| 3.2.2 调节系统稳定性分析 |
| 3.2.3 一次调频调压室临界稳定断面 |
| 3.2.4 结论 |
| 3.3 设调压室水电站水轮机调节系统一次调频动态响应 |
| 3.3.1 一次调频动态响应控制技术指标 |
| 3.3.2 一次调频动态响应的解析求解 |
| 3.3.3 基于出力响应控制的一次调频域 |
| 3.3.4 应用 |
| 3.3.5 结论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 变顶高尾水洞水轮机调节系统非线性控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于非线性状态反馈的变顶高尾水洞水轮机调节系统Hopf分岔控制 |
| 4.2.1 水轮机调节系统非线性数学模型 |
| 4.2.2 基于非线性状态反馈的水轮机调节系统Hopf分岔控制 |
| 4.2.3 新型控制器的调节特性与作用机理 |
| 4.2.4 结论 |
| 4.3 基于微分几何的变顶高尾水洞水轮机调节系统非线性扰动解耦控制 |
| 4.3.1 水轮机调节系统非线性数学模型 |
| 4.3.2 水轮机调节系统非线性扰动解耦控制策略设计 |
| 4.3.3 算例分析 |
| 4.3.4 结论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 设上游调压室与变顶高尾水洞的水轮机调节系统稳定性 |
| 5.2.1 水轮机调节系统非线性数学模型 |
| 5.2.2 水轮机调节系统Hopf分岔分析 |
| 5.2.3 基于Hopf分岔的系统稳定性分析 |
| 5.2.4 稳定性的数值仿真与控制 |
| 5.2.5 结论 |
| 5.3 上游调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制 |
| 5.3.1 水轮机调节系统的动态特性 |
| 5.3.2 上游调压室与变顶高尾水洞波动叠加对系统稳定性的影响 |
| 5.3.3 结论 |
| 5.4 下游调压室与变顶高尾水洞联合作用下的水轮机调节系统暂态特性与控制 |
| 5.4.1 水轮机调节系统非线性数学模型 |
| 5.4.2 水轮机调节系统的非线性动态特性分析 |
| 5.4.3 下游调压室与变顶高尾水洞联合作用下的系统稳定性 |
| 5.4.4 结论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本文的主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的科研成果 |
| 致谢 |
（8）水电站尾水系统CFD分析与优化（论文提纲范文）
| 1 数学模型及其检验 |
| 1.1 湍流模型 |
| 1.2 边壁处理 |
| 1.3 边界条件与计算网格 |
| 1.4 物理模型试验验证 |
| 2 水电站尾水系统的CFD模拟分析 |
| 2.1 计算实例 |
| 2.2 结果分析 |
| 3 结论 |
（9）双引水隧洞发电系统尾水隧洞明满流过渡过程特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 明满流基本理论研究进展 |
| 1.3 本文的研究内容和方法 |
| 2 基本原理及计算模型 |
| 2.1 有压管道非恒定流计算模型 |
| 2.1.1 有压管道非恒定流计算的基本方程 |
| 2.1.2 有压管道非恒定流计算的特征线法 |
| 2.1.3 有限差分法求解特征线方程 |
| 2.2 管渠复合的非恒定流计算特征线方法 |
| 2.2.1 明渠非恒定流计算的基本方程 |
| 2.2.2 明渠非恒定流的特征线法 |
| 2.2.3 管渠复合明满流过渡过程数学模型 |
| 2.3 水轮机边界条件 |
| 2.3.1 水轮机综合特性曲线 |
| 2.3.2 水轮机边界条件 |
| 2.4 电站水力系统过渡过程数值计算程序流程 |
| 本章小结 |
| 3 恒定流水面线和非恒定流压力波动模拟的实验验证 |
| 3.1 电站水力系统布置 |
| 3.2 电站水力系统过渡过程计算概化模型 |
| 3.3 恒定流水面线分布验证对比 |
| 3.4 非恒定流压力波动验证对比 |
| 本章小结 |
| 4 常规工况水电站过渡过程数值模拟分析 |
| 4.1 两台机组同时甩负荷时水电站过渡过程数值模拟分析 |
| 4.1.1 水轮机导叶、流量和转速变化 |
| 4.1.2 蜗壳水头、尾水进口和调压井水头变化 |
| 4.1.3 特征断面水位压力变化 |
| 4.1.4 管渠复合段激波机理分析 |
| 4.2 机组增加负荷时水电站过渡过程数值模拟分析 |
| 4.2.1 水轮机导叶、流量和转速变化 |
| 4.2.2 蜗壳水头、尾水进口和调压井水头变化 |
| 4.2.3 特征断面水位压力变化 |
| 本章小结 |
| 5 联合工况水电站过渡过程数值模拟分析 |
| 5.1 两台机组先后甩负荷时水电站过渡过程数值模拟分析 |
| 5.1.1 水轮机导叶、流量和转速变化 |
| 5.1.2 蜗壳水头、尾水进口和调压井水头变化 |
| 5.1.3 特征断面水位压力变化 |
| 5.1.4 下游河道低水位时甩负荷工况电站尾水系统过渡过程分析 |
| 5.2 启闭联合工况水电站过渡过程数值模拟分析 |
| 5.2.1 水轮机导叶、流量和转速变化 |
| 5.2.2 蜗壳水头、尾水进口和调压井水头变化 |
| 5.2.3 特征断面水位压力变化 |
| 5.2.4 启闭联合工况分析 |
| 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（10）明满流尾水系统水电站水轮机调节系统暂态特性研究（论文提纲范文）
| 论文创新点 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与关键问题 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 关键问题 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 水电站调节系统数学模型 |
| 1.2.2 水电站调节系统稳定性 |
| 1.2.3 水电站调节系统调节品质 |
| 1.2.4 水电站调节系统非线性控制策略 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 2 数学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水力系统数学模型 |
| 2.2.1 管道非恒定流数学模型 |
| 2.2.2 求解方法 |
| 2.2.3 水力边界数学模型 |
| 2.3 机械系统数学模型 |
| 2.3.1 水轮机 |
| 2.3.2 调速器 |
| 2.4 电气系统数学模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 明渠尾水系统水电站水轮机调节系统暂态特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于空间状态方程的有压-明渠系统数学模型 |
| 3.2.1 控制方程的离散 |
| 3.2.2 有压-明渠系统状态空间方程的形成 |
| 3.2.3 方法的验证 |
| 3.3 明渠尾水系统水电站水轮机调节系统稳定性分析 |
| 3.3.1 空间状态表达式向传递函数的转换 |
| 3.3.2 含尾水明渠水轮机调节系统的特征方程及稳定判据 |
| 3.3.3 明渠水位波动对水轮机调节系统稳定性的影响 |
| 3.3.4 稳定性分析总结 |
| 3.4 明渠尾水系统水电站水轮机调节系统调节品质分析 |
| 3.4.1 仿真模型的建立 |
| 3.4.2 明渠水位波动对水轮机调节系统调节品质的影响 |
| 3.4.3 调节品质分析总结 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统暂态特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 水轮机调节系统的非线性模型 |
| 4.3 水轮机调节系统的Hopf分岔分析 |
| 4.3.1 非线性系统的平衡点 |
| 4.3.2 Hopf分岔的存在性 |
| 4.3.3 Hopf分岔的方向 |
| 4.4 基于Hopf分岔的系统稳定性分析 |
| 4.4.1 调节系统的稳定域 |
| 4.4.2 调节系统的分岔图 |
| 4.4.3 稳定性的数值仿真 |
| 4.5 基于稳定性的变顶高尾水洞工作原理分析 |
| 4.6 稳定性的影响因素分析 |
| 4.6.1 负荷阶跃值的影响 |
| 4.6.2 尾水洞坡度及断面形状的影响 |
| 4.6.3 尾水洞内水深的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 变顶高尾水洞水电站暂态过程反演分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 算例电站与实测工况 |
| 5.2.1 算例电站 |
| 5.2.2 实测工况 |
| 5.3 反演计算分析 |
| 5.3.1 反演计算理论与方法 |
| 5.3.2 反演计算模型 |
| 5.3.3 反演计算结果与对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本文的主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的科研成果目录 |
| 致谢 |
四、水电站尾水系统布置方式的数值研究（论文参考文献）
- [1]三种不同尾水调压室布置形式的水力过渡过程计算研究[D]. 李文欣. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]高海拔地区大容量机组尾水系统过渡过程分析研究[D]. 陈建国. 西安理工大学, 2021(01)
- [3]耦合多安全约束的水电站运行优化调控研究[D]. 郭鑫宇. 天津大学, 2019(01)
- [4]一管多机布置抽水东蓄能电站瞬态建模与过渡过程分析[D]. 苟东明. 西安理工大学, 2019
- [5]水电站尾水调压室设置判据及水泵水轮机全特性理论构建[D]. 黄伟. 清华大学, 2018
- [6]不同尾水系统对水电站系统稳定性影响[D]. 韩军颖. 西北农林科技大学, 2018(01)
- [7]平压设施作用下的水轮机调节系统暂态过程控制研究[D]. 郭文成. 武汉大学, 2017(06)
- [8]水电站尾水系统CFD分析与优化[J]. 张小康,邓德余. 人民珠江, 2017(03)
- [9]双引水隧洞发电系统尾水隧洞明满流过渡过程特性研究[D]. 潘锦豪. 浙江大学, 2016(02)
- [10]明满流尾水系统水电站水轮机调节系统暂态特性研究[D]. 王明疆. 武汉大学, 2015(03)