抽水蓄能电站作为一种高效的电力调峰和储能技术，球阀被广泛应用于控制水流的进出和流量调节。球阀的准确控制和调节能力使得电站能够根据电力系统的需求灵活地进行能量储存和释放，实现对电力负荷的平衡和调节。其可靠性、高效性和快速响应能力使得球阀成为抽水蓄能电站中不可或缺的关键组件，为电力系统的稳定性和可靠性提供了重要保障。
目前对流体流动特性的研究方法包括cfd和moc，两种方法都有一定局限性，本文利用两种方法特点针对球阀出现的不同问题进行分析研究。本文的主要研究内容和成果归纳总结如下：
(1)建立了球阀流场三维模型，通过cfd方法对球阀流场进行分析，设计了三种对比方法分析了不同情况下的球阀流场状态。结果表明：开度越小，越容易在阀芯入口处、出口处等部分区域形成明显的压力变化区域。关闭过程相较于开启过程流场情况更为复杂，更容易产生涡流。阀门的关闭速度会对阀芯内部的高速流动区域和下游延伸段的低压区域形成产生影响。
(2)提出了球阀自激振动建模与分析框架。首先通过水锤波在压力管道中的传播特性和柔性阀门漏水特性基于特征线法建立了自激振动系统的综合仿真模型；其次基于粒子群优化算法(pso)对不确定的模型参数进行优化，以提高监测数据与仿真结果的一致性；最后基于优化模型设计了4种对比方案对自激振动特性进行分析。结果表明：初始扰动越大，自激振动增长速度也就越快；当不同管道中的水锤波速一致时，不同管道长度组合对自激振动会产生较大影响；分叉管道的长度和直径分别影响自激振动的频率与增长速度；双柔性阀门系统会进一步增大自激振动的增长速度。
(3)建立了水锤仿真模型，并对阀门关闭策略进行优化以减小水锤。在简单管道情况下，水锤波的传播过程受到多个因素的影响，包括管道直径、管道长度、水锤波速和摩阻系数等。对阀门关闭进行优化后得到最终优化结果为第一段的关闭的阀门开度为75%，第一段的阀门关闭时间为50s。经过优化后，最大水锤压力相对额定水头的差值相对之前下降了11.3%

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