Simulación Transitoria y Análisis de Condiciones de Escape en Turbinas de Estaciones de Energía de Almacenamiento por Bombeo Usando Acoplamiento 1D-3D
Autores: Yang, Xiaowen; Zhang, Zhicheng; Hang, Chenyang; Ding, Kechengqi; Du, Yuxi; Sun, Dian; Yang, Chunxia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Simulación Transitoria y Análisis de Condiciones de Escape en Turbinas de Estaciones de Energía de Almacenamiento por Bombeo Usando Acoplamiento 1D-3D
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Sistemas de energía
Centrales hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo
Procesos transitorios
Simulaciones numéricas
Pulsaciones de presión
Dinámica del flujo interno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las plantas de almacenamiento por bombeo juegan un papel vital en los sistemas de energía al proporcionar regulación de carga máxima, control de frecuencia y servicios de modulación de fase. La seguridad y estabilidad de estas plantas dependen críticamente de la comprensión de los procesos transitorios durante ciclos frecuentes de arranque-parada de la unidad y transiciones operativas. Este estudio emplea simulaciones numéricas acopladas 1D-3D para investigar las características externas de una unidad bomba-turbina, las pulsaciones de presión y la dinámica del flujo interno en condiciones de fuga de la turbina. A la velocidad de rotación de fuga de 650.9 r/min, se forman vórtices a gran escala con intensidades que superan los 500 s-1 en la entrada de pasajes específicos de las palas del rodete, obstruyendo severamente el flujo. Concurrentemente, la estructura del vórtice del tubo de agua de cola transita de un patrón espiral central a una configuración adherida a la pared. La ocurrencia concurrente de estos fenómenos induce variaciones abruptas en la fuerza del rodete y pulsaciones de presión significativas, que comprenden principalmente pulsaciones de alta frecuencia y alta amplitud a 1x y 2x de la frecuencia de la pala atribuibles a la interferencia dinámica-estática del rodete; pulsaciones de alta amplitud de amplio espectro resultantes de transiciones operativas; y pulsaciones de baja frecuencia y alta amplitud inducidas por la banda de vórtice del tubo de agua de cola.
Descripción
Las plantas de almacenamiento por bombeo juegan un papel vital en los sistemas de energía al proporcionar regulación de carga máxima, control de frecuencia y servicios de modulación de fase. La seguridad y estabilidad de estas plantas dependen críticamente de la comprensión de los procesos transitorios durante ciclos frecuentes de arranque-parada de la unidad y transiciones operativas. Este estudio emplea simulaciones numéricas acopladas 1D-3D para investigar las características externas de una unidad bomba-turbina, las pulsaciones de presión y la dinámica del flujo interno en condiciones de fuga de la turbina. A la velocidad de rotación de fuga de 650.9 r/min, se forman vórtices a gran escala con intensidades que superan los 500 s-1 en la entrada de pasajes específicos de las palas del rodete, obstruyendo severamente el flujo. Concurrentemente, la estructura del vórtice del tubo de agua de cola transita de un patrón espiral central a una configuración adherida a la pared. La ocurrencia concurrente de estos fenómenos induce variaciones abruptas en la fuerza del rodete y pulsaciones de presión significativas, que comprenden principalmente pulsaciones de alta frecuencia y alta amplitud a 1x y 2x de la frecuencia de la pala atribuibles a la interferencia dinámica-estática del rodete; pulsaciones de alta amplitud de amplio espectro resultantes de transiciones operativas; y pulsaciones de baja frecuencia y alta amplitud inducidas por la banda de vórtice del tubo de agua de cola.