【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水轮机调节，具体涉及一种贯流式水轮机真机协联数值寻优方法、系统、装置及存储介质。
技术介绍
1、近年来，低水头水力资源以及具有更强稳定性和可预测性的潮汐能的开发备受关注。因此卧式贯流式水轮机在开发特大流量、超低水头水力资源以及潮汐能方面具有明显优势而被广泛使用。
2、贯流式水轮机导叶开度和桨叶转角可以随着外负荷的变化而变化，并形成最优协联关系，因此具有较宽的高效区。目前对于贯流式水轮机的性能研究大多是通过试验和数值模拟开展的，而众多研究成果及实际电站的运行情况表明：贯流式水轮机真机与模型机之间存在性能差异，采用传统的换算公式将模型机性能转换成真机的性能无法体现电站实际的运行性能。因此通过模型换算得到的协联关系与真机实际的最优协联关系不一致。而通过现场真机试验研究无论从人力、财力以及技术方面均存在一定的难度，仍然无法获知贯流式内部水流的真实流动性能。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种贯流式水轮机真机协联数值寻优方法、系统、装置及存储介质，能够快速准确地得到符合真机运行条件的协联关系曲线，便于很好的帮助电站改善机组稳定性以及提高经济效益。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术公开了一种贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，包括：
4、s1：选取贯流式水轮机的计算域，并进行网格划分，得到网格化计算域；
5、s2：设定s1得到的网格化计算域的边界条件，其中，采用vof模型进行水
6、s3：采用计算模型对s2设定边界条件后的网格化计算域进行求解，以效率最大化为目标，通过运动速度分解及合成对每个活动导叶和叶片的运动独立控制，进行协联数值寻优，得到活动导叶与转轮叶片的协联关系曲线。
7、优选地，s1中，所述计算域包括上游库区、水轮机进口段、活动导叶、转轮、尾水管和下游库区。
8、优选地，s1中，所述网格划分是采用六面体网格对计算域进行划分，并在自由液面处进行网格加密化。
9、优选地，s2中，所述边界条件包括：
10、库区进口：给定液面高度及静水压力，库区最远处水流行进流速为0m/s；
11、库区出口：给定液面高度及静水压力；
12、库区顶部：开放面(空气入口，水体积分数为0)；
13、旋转部件：转轮域为旋转部件，给定转速；
14、固体壁面：固体壁面采用光滑无滑移边界；
15、介质：水和空气。
16、优选地，s2中，采用vof模型，通过建立和求解体积函数f的输移扩散方程来确定上游库区和下游库区自由水面的位置，针对互不渗透的多相流，在每个控制单元中，以相的体积分数为变量，所有相的体积分数之和为1；设计算区域为f，相a所在的区域标记为f1，相b所在的区域标记为f2，并定义函数：
17、
18、对于互不渗透的多相流组成的流场，函数α(x,t)满足下式：
19、
20、式中，ui和uj为流体的速度分量。
21、优选地，s3中，所述计算模型为urans sas-sst湍流模型。
22、优选地，s3中，采用计算模型对s2设定边界条件后的网格化计算域进行求解时，当活动导叶和转轮叶片角度变化时，采用动网格技术对网格进行更新；弹簧光顺法结合局部重构法交替使用对网格。
23、本专利技术公开了一种贯流式水轮机真机协联数值寻优系统，包括：
24、计算域选取及网格化模块，选取贯流式水轮机的计算域，并进行网格划分，得到网格化计算域；
25、边界条件设定模块，设定网格化计算域的边界条件，其中，采用vof模型进行水-汽两相流求解，确定上游库区和下游库区自由水面的位置；
26、网格化计算域求解模块，采用计算模型对设定边界条件后的网格化计算域进行求解，以效率最大化为目标，通过对活动导叶和转轮叶片的运动控制进行协联数值寻优，得到活动导叶与转轮叶片的协联关系。
27、本专利技术公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法的步骤。
28、本专利技术公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法的步骤。
29、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
30、传统的针对贯流式水轮机模型的数值研究方法虽然能够满足验收要求，但忽略液面波动和水体重力的耦合影响，所获得的贯流式水轮机性能与真机差异较大，无法呈现贯流式机组的独有特性，导致协联不正确、出力不足、振动剧烈等问题依然突出。由于卧式贯流式水轮机机组尺寸较大，受水流重力的影响，水轮机转轮内部由底部到顶部压力降低，卧式贯流式水轮机运行过程中，叶片受水流重力的影响总要经历由高压—低压—高压的周期性循环过程。水轮机真机协联关系大多是根据模型试验协联关系曲线换算得到，受比尺效应的影响会存在较大偏差。且经过机组长期运行，水轮机的性能发生变化，协联偏差也越来越大，非协联运行会对机组的稳定性产生很大影响。尤其是贯流式机组，模型机和真机几乎无法完全达到几何相似和流动相似，使得协联调整不适问题必然存在。
31、本专利技术公开的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，以实际卧式贯流式水轮机为研究对象，在设定网格化计算域的边界条件时，采用vof模型进行库区自由液面水-汽两相流求解，确定上游库区和下游库区自由水面的位置，协联关系寻优过程中考虑了实际库区自由液面和水体重力的影响，能够快速准确地得到符合真机运行条件的协联关系曲线，便于很好的帮助电站改善机组稳定性以及提高经济效益。
32、本专利技术公开的贯流式水轮机真机协联数值寻优系统，系统构建简单，能够与已有的硬件系统很好地兼容，具有良好的应用前景。
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1.一种贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，S1中，所述计算域包括上游库区、水轮机进口段、活动导叶、转轮、尾水管和下游库区。
3.根据权利要求1所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，S1中，所述网格划分是采用六面体网格对计算域进行划分，并在自由液面处进行网格加密化。
4.根据权利要求1所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，S2中，所述边界条件包括：
5.根据权利要求1所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，S2中，采用VOF模型，通过建立和求解体积函数F的输移扩散方程来确定上游库区和下游库区自由水面的位置，针对互不渗透的多相流，在每个控制单元中，以相的体积分数为变量，所有相的体积分数之和为1；设计算区域为F，相A所在的区域标记为F1，相B所在的区域标记为F2，并定义函数：
6.根据权利要求1所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，S3中，所述计算模型为URANS SAS-SST湍流模
7.根据权利要求1所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，S3中，采用计算模型对S2设定边界条件后的网格化计算域进行求解时，当活动导叶和转轮叶片角度变化时，采用动网格技术对网格进行更新；弹簧光顺法结合局部重构法交替使用对网格。
8.一种贯流式水轮机真机协联数值寻优系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，s1中，所述计算域包括上游库区、水轮机进口段、活动导叶、转轮、尾水管和下游库区。
3.根据权利要求1所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，s1中，所述网格划分是采用六面体网格对计算域进行划分，并在自由液面处进行网格加密化。
4.根据权利要求1所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，s2中，所述边界条件包括：
5.根据权利要求1所述的贯流式水轮机真机协联数值寻优方法，其特征在于，s2中，采用vof模型，通过建立和求解体积函数f的输移扩散方程来确定上游库区和下游库区自由水面的位置，针对互不渗透的多相流，在每个控制单元中，以相的体积分数为变量，所有相的体积分数之和为1；设计算区域为f，相a所在的区域标记为f1，相b所在的区域标记为f2，并定义函数：
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚萍，郑小波，赵晨，郭鹏程，李泽，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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