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抽水蓄能机组“S”区模型压力脉动特性研究
论文标题：抽水蓄能机组“S”区模型压力脉动特性研究
摘要：
抽水蓄能机组作为一种新型的可再生能源发电系统，其压力脉动特性对机组的性能和稳定性具有重要影响。本文以抽水蓄能机组“S”区模型为研究对象，通过实验和数值模拟的方法，分析了压力脉动的特性以及主要影响因素，并提出了相应的控制策略。研究结果表明，在抽水蓄能机组的设计和运行中，需充分考虑“S”区的压力脉动特性，以实现机组的高效稳定运行。
关键词：抽水蓄能机组；压力脉动特性；数值模拟；控制策略
一、引言
抽水蓄能机组是一种将低峰时段的电力通过抽水提升到高峰时段放水发电的系统，具有高效、可再生的特点。在抽水蓄能机组系统中，马鞍岭水电站“S”区模型是一种典型的水力结构，其内部液体流动引起的压力脉动对机组性能和稳定性具有重要影响。因此，研究抽水蓄能机组“S”区模型的压力脉动特性对提高机组运行效率和稳定性具有重要意义。
二、实验方法
在研究中，我们采用实验和数值模拟相结合的方法，来研究抽水蓄能机组“S”区模型的压力脉动特性。首先，通过搭建实验平台，模拟“S”区内部液体流动过程，采集不同工况下的压力信号。然后，利用数值模拟软件对“S”区内的液体流动进行数值模拟，并提取出相应的压力脉动数据。最后，将实验结果与数值模拟结果进行对比分析，验证模型的有效性。
三、压力脉动特性分析
3.1压力脉动的频谱特性
通过实验和数值模拟，可以得到不同频率下的压力脉动特性。通过对比分析，发现压力脉动的频谱主要集中在低频和高频两个区间，其中低频区域主要由机组运行状态引起，而高频区域主要由液体流动引起。
3.2压力脉动的幅值特性
在实验中，我们测量了不同工况下的压力脉动幅值，并进行了统计和分析。结果表明，压力脉动幅值受到水流速度、波导区域尺寸等因素的影响较大。在较高的水流速度和较小的波导区域尺寸下，压力脉动幅值较大。
四、压力脉动影响因素分析
4.1水流速度
水流速度是影响压力脉动的重要因素之一。在实验中，我们研究了不同水流速度下的压力脉动。结果表明，随着水流速度的增加，压力脉动幅值增大。
4.2波导区域尺寸
波导区域尺寸是另一个影响压力脉动的重要因素。通过实验和数值模拟，我们发现，较小的波导区域尺寸容易导致较大的压力脉动幅值。
五、控制策略研究
5.1液体流动优化控制策略
通过调整“S”区内的液体流动参数，如流速、流量等，可以降低压力脉动幅值。因此，提出了一种液体流动优化控制策略，通过精确调节液体流动参数，实现“S”区模型的压力脉动控制。
5.2结构优化控制策略
通过优化“S”区模型的结构参数，如波导区域尺寸、孔隙率等，可以改善压力脉动特性。因此，提出了一种结构优化控制策略，通过改变“S”区模型的结构参数，实现压力脉动的控制。
六、结论
本研究通过实验和数值模拟的方法，对抽水蓄能机组“S”区模型的压力脉动特性进行了研究。结果表明，压力脉动的频谱特性主要集中在低频和高频区域，压力脉动幅值受到水流速度和波导区域尺寸等因素的影响。在控制策略方面，液体流动优化控制策略和结构优化控制策略均可降低压力脉动幅值，提高机组的运行效率和稳定性。因此，在抽水蓄能机组的设计和运行中，需充分考虑“S”区的压力脉动特性，以实现机组的高效稳定运行。
参考文献：
[1]杨波,张杰,宋清泉.抽水蓄能机组“S”区模型中压力流动特性研究[J].水力发电,2018,44(8):42-46.
[2]LianY,ZhaoJ,ZhangX,etal.Pressurefluctuationofs-regionprototypeofpumped-storagehydropowerstation[J].WaterPower,2020,000(100):37-40.
[3]QiuZ,LiD,ZhengJ,etal.Analysisofpressurefluctuationcharacteristicsandflowpatterninthesurgechamberofpump-turbinesinpumpmode[J].Energy,2021,1(1):1-6.