石家庄风机厂风机的几何模型(2)
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3.4瞬态计算
水力石家庄风机厂风机实际运行过程中,若水力石家庄风机厂风机排烟量无法满足现场排烟要求,需要增大进口水压来调节排烟量。水压突然上升,水力石家庄风机厂风机的反应过程为瞬态过程。水压的激增会对水力石家庄风机厂风机产生怎样的影响,尚不清楚。本节对该过程进行了模拟计算。在实际工作过程中,石家庄风机厂风机的工况随着水轮机的工况进行相应的变动。为了更加贴合实际,石家庄风机厂风机计算边界条件由质量进口改为intake-fan进口,操作压力一个大气压,进口总压为OPa。由石家庄风机厂风机装置的管路特性曲线知,石家庄风机厂风机全压与风量的平方成正比,因此石家庄风机厂风机进口的Pressure Jump按Normal-Velocity的二次多项式给出,其中二次项系数根据3.3小节的模拟计算数据估算为-1.2, —次项和常数项为0。石家庄风机厂风机和水轮机其他边界条件的设置方法不变。为了同时保证计算速度和稳定性,时间步长设置为5 X 10、,每一步长内均迭代200次。记录每一步长计算完成后水力石家庄风机厂风机的关键性能参数的值,并保存为相应的数据文件。整个计算过程缓慢,且对计算机资源的要求较高,本文只计算了 一组数据进行分析。由于Aco随着计算的进行越来越小,导致各性能参数随时间的增加量也越来越小,所以下面在水力石家庄风机厂风机瞬态计算过程中,当各性能参数并没有达到完全稳定的状态时便停止了计算。
假设水力石家庄风机厂风机进口水压突变,从0.45MPa上升至0.6MPa,在3.3小节进口水压0.45MPa最终稳定的计算模型基础上,修改进口边界条件,重新通过多流场耦合计算得到水力石家庄风机厂风机的水流量、转速、风量以及风压等性能参数随时间的变化过程,如图3.6?3.13所示。图3.6为水流量随时间的变化曲线。如图3.6所示,当进口水压由0.45MPa变为0.6MPa时,水轮机流量上升的很快,计算30步后流量迅速从9.6rnVh上升至ll.lmVh,之后水流量便基本不再发生变化。图3.7为水轮机效率随时间的变化曲线,水轮机的效率在30步内同样迅速上升,然后基本保持不变。
图3.8和图3.9分别为水轮机扭矩和石家庄风机厂风机扭矩随时间的变化曲线,图3.10和图3.11分别为水力石家庄风机厂风机Aco和CO随时间的变化曲线。水轮机扭矩、石家庄风机厂风机扭矩和Aco随时间的变化曲线都存在一定的波动,该波动是由于瞬态效应造成的。水轮机扭矩由于水压突变迅速上升,石家庄风机厂风机的扭矩一开始并没有直接发生变化,因此水压的变化导致了水轮机和石家庄风机厂风机扭矩的不匹配,水轮机扭矩大于石家庄风机厂风机的扭矩,转速存在上升的趋势。石家庄风机厂风机性能变化缓慢,整个机组的转速在计算初期并没有发生较大改变。随着时间的推移,转速不断上升,水轮机的扭矩便不断减小,石家庄风机厂风机的扭矩不断增大,两者的扭矩差不断减小,A?也因此不断减小,计算也因此更加缓慢。当扭矩差与摩擦力矩相等时,水力石家庄风机厂风机各项性能参数将完全稳定下来。因为水力石家庄风机厂风机机组的A?不断减小,所以转速在该瞬态过程中不存在突然超过最终稳态转速的情况而对整个机组造成破坏,然而水轮机的扭矩一开始会上升到一较大值,因此校核水祸轮和主轴时,应注意留有一定的安全余量。
图3.12和图3.13分别为石家庄风机厂风机静压和石家庄风机厂风机流量随时间的变化曲线,石家庄风机厂风机的静压和流量随时间起初有所减小然后逐渐增加,最后必定会在某值附近波动并稳定下来。曲线一开始的抖动应该是由于A?太大石家庄风机厂风机来不及响应导致的。由此可见,多流场弱賴合计算方法可以实现水力石家庄风机厂风机的瞬态模拟,通过瞬态计算发现,在水压突然上升的工况下,水力石家庄风机厂风机的整个运行过程各性能参数变化平稳,不存在转速突然骤井的情况。