多 机 组 水 电 站 调 压 室 阻 抗 系 数 的 三 维 数

值模拟

    摘要：水电站多台机组共用调压室的流态较为复杂，通过模型试验的方法确

定其水头损失系数时，历时较长，代价较高。本文利用

fluent 软件建立数学模

型对某常规水电站多机组共用一个尾水阻抗调压室的阻抗系数进行数值模拟分

析，分别研究调压室两种典型工况和不同机组台数组合运行时的情况，并将数

值模拟结果与物理模型试验值进行了比较，证明用数值模拟方法研究水电站多

 

机组共用调压室的阻抗系数值是有效可行的。

 

　　关键词：水头损失系数；多机组水电站；数值模拟；模型试验

　　随着计算机软硬件技术的提升，计算流流体动力学

CFD 得到了迅速的发展，

在越来越多的工程建筑及设备的水流流态的研究中，人们开始在原有物理模型

试验的基础上加入

CFD 数值模拟方法来进行验证分析[16]。调压室作为水电站

输水系统的重要组成部分，因其水流流态较为复杂，一直是学者们关注和研究

的重点

[79]。近几年通过数值模拟方法对水电站调压室阻抗系数的研究越来越多

[1011]。但多数是针对比较简单的一洞一机连接型式的调压室，而对多机共用

一座调压室的连接型式的模型的研究还不多见。本文通过借用网格自动生成技术

[1214]，以 fluent 流体力学软件为计算平台，选取 Realizable kε 双方程湍流

模型、

SIMPLEC 算法以及一阶迎风格式[15]对某常规水电站多机组共用一个尾

水阻抗式调压室的阻抗系数进行数值模拟分析，并将其结果与物理模型试验进

行比较，以此验证

CFD 技术在复杂多机组共用调压室的水头损失系数研究中的

 

应用效果。

　　

1

 

模型建立

　　多机组共用的调压室的内部流场较为复杂，其损失系数与流道几何形状和

流场结构都有关系。本文选取的水电站为三机一洞一室形式，其调压室类型为尾

水阻抗式，调压室流道的阻抗孔是由闸门井兼做的，其几何形式见图

1、图 2。