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抽水蓄能技术作为当前极为成熟且经济可靠的储能技术,在电力系统中主要起到调节负荷以及调相与调频的作用。风能、太阳能等间歇性能源在电力系统中的占比不断增加对储能技术提出了更高的需求。水泵水轮机的启动问题对抽水蓄能电站运行的灵活性以及安全稳定都有着相当大的影响,而其启动过程与水泵水轮机的“S”特性区密切相关。因而对该问题的研究具有很重要的意义。在本课题中为研究水泵水轮机启动过程的流动机理,参考某抽水蓄能电站的水泵水轮机模型试验,以该模型水泵水轮机为研究对象,基于Realizable k-ε湍流模型,模拟计算了水泵水轮机的空载启动过程中的活动导叶回落阶段以及增负荷过程的全流道瞬态流动。在空载启动过程中,利用用户自定义函数(UDF)控制转轮转速,模拟计算其由95%额定转速增加至额定转速的过程。利用动网格方法实现瞬态过程中活动导叶域刚体边界的位移,以满足计算工况的连续迁移。对于同一瞬态过程,给定不同的活动导叶转动角速度,以研究活动导叶的动作对水泵水轮机瞬态过程的影响机理。通过对瞬态计算结果的水动力学特性以及内流结构的分析研究,发现:水泵水轮机的启动过程的瞬态计算结果在全特性曲线上表现出远离“S”特性区的特征,与其静态特性差异明显。在水泵水轮机空载启动过程中,转轮受力、流道内压力脉动等参数总体随导叶运动而线性变化。机组流量变化与导叶运动同步,当导叶停止运动,也即机组流量均值稳定后,瞬态参数脉动值达到最大。其原因为此时工作点更为接近“S”形区,受“S”特性影响较强。转轮扭矩随转速上升而下降,活动导叶动作与否直接影响了其变化速率;水泵水轮机机组的增负荷过程表现在全特性曲线上为起始于空载工况点的一条垂直向上的直线。其流动特性变化经历了明显的由“S”特性区发展到正常运行范围的过程。增负荷过程的起始阶段,机组内流表现出明显的“S”特性区内的流动特征,即叶轮流道内存在强烈的漩涡流动现象。在增负荷过程中,转轮扭矩与轴向力随活动导叶运动而增加,当活动导叶停止运动后,转轮受力保持稳定。增负荷过程中流道内的压力脉动随负荷增加而减弱,脉动与导叶同步达到稳定;对比不同活动导叶转动角速度下的瞬态计算结果,可以发现,在空载开启导叶回落过程中,存在一个使得导叶运动与转轮转速变化完全同步的角速度,此时机组转速达到额定值所用时间最短,且流动稳定。由此提出机组空载启动时在导叶回落应用该回落速度可有效改善启动过程。制约增负荷过程中活动导叶运动速度的主要因素为水泵水轮机机组部件对流动参数变化速率的承载力。即在考虑部件载荷承受能力的基础上,可采用较高的增负荷速度,在不影响流动稳定的基础上,有效改善机组运行的灵活性。