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龙滩地下水电站全厂通风模型试验与气流流动特性研究

【摘要】:龙滩作为目前中国在建的第一大地下水电站,其复杂的洞室群通风平衡状况,气流在廊道内的流动特性,以及能否最大限度利用自然通风以节约能源、保护环境受到广泛的特殊关注。本论文结合本院承接的龙滩水电站地下厂房通风模型试验这一委托科研课题,从文献检索、理论分析,到模型设计、完成试验,再到模型与原型对比分析,最后对风量平衡状况、气流流动特性及自然通风进行了深入的分析研究,得出了一些具有工程实用价值的结论,其研究成果也将为准备动工的其它电站提供有价值的参考。 通过检索大量的文献、科学报告,发现以往对众多水电站的研究主要集中在主厂房的气流组织、热环境特性及阻抗计算等,如此复杂的洞室群也还没出现过。随着建设水平的提高及社会发展的需要,电站的建设规模日益扩大,因此全厂通风的风量平衡及气流流动特性的研究就尤显重要。 本文在理论分析的基础上,根据力学相似性原理及相似三定律,应用定律分析法及方程分析法对不同阶段的试验采用各自适合的相似准则推导出了各参数的相似比例尺。以几何比例尺1/20为先决条件,逐步完成了物理模型的设计、制作及测试仪器的调试、校正,为试验的顺利开展打下了坚实的基础。 模型试验分为冷态及热态试验: 冷态试验是在热源未开启的条件下且遵循雷诺相似的基础上,单纯从气流流动及厂房结构的角度分析厂房洞室群的风量平衡状况和关键位置、通路的阻抗,验证模型设计及风口设置的合理性。 热态试验通过机组运行工况及室外气象条件的变化,研究厂房内的温度场、自然通风状况及厂房阻抗。热态试验分为自然通风与机械通风,本论文重点放在冬季自然通风的变化规律上,通过对原型的推导,得出了龙滩电站适合自然通风的条件及调控措施。 本论文在全厂以及关键部位通风模型试验基础上,主要研究气流流动特性以及风量平衡状况。首先根据洞室群网络通风的理论并结合试验结果,通过厂房结构及风口的设置对风量平衡状况作了较为全面的分析研究;其次,运用绕流理论对电缆竖井内的气流流动特性进行研究,阐明了造成涡旋气流的原因;运用自然通风的机理对自然通风状况作了详细分析,并提出了自然通风的变化规律以及增强自然通风的措施。

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