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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

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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


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.

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