《Behavioral Sciences》：Determinants of Green Consumer Loyalty in Sustainable Fashion: The Mediating Role of Green Brand Trust
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从同步调相泵（SCP）模式到抽水模式的转换过程决定了抽水蓄能机组启动程序的响应快速性与运行稳定性；然而，该过程中复杂的气液相互作用与瞬态水力特性仍未被充分认识。为解决此问题，研究人员开发了一个用于模拟SCP至抽水转换过程的数值框架，该框架包含全流道系统、用于耦
从同步调相泵（SCP）模式到抽水模式的转换过程决定了抽水蓄能机组启动程序的响应快速性与运行稳定性；然而，该过程中复杂的气液相互作用与瞬态水力特性仍未被充分认识。为解决此问题，研究人员开发了一个用于模拟SCP至抽水转换过程的数值框架，该框架包含全流道系统、用于耦合主流与间隙流动区域的多尺度网格策略，以及基于流体体积（VOF）方法的气液两相流模型。通过模型试验对比验证了数值模型的可靠性，表明模拟结果与试验数据吻合较好。基于验证后的模型，系统分析了水力、压力脉动和内部流场结构的瞬态演化过程。轴向受力分析揭示了显著的内部力平衡；冠体承受了约2800 kN的最大瞬时波动。相反，径向力主要由叶轮叶片水力推力（1294 kN）主导，表现出明显的各向异性特征。叶轮叶片通道和尾水管上部区域被确定为存在强烈压力波动的关键区域，其峰峰值压力振幅分别达到45~48 m和54 m水头。此外，缩短排气过程的持续时间是加速转换过程并减轻持续高幅值力与压力波动的主要策略。研究结果为SCP至抽水转换过程的瞬态水力机制提供了新的见解，并为优化抽水蓄能机组的转换控制策略提供了指导。
随着可再生能源发电的快速扩张，现代电力系统的运行特性发生了根本性改变。由于风能和光伏发电具有间歇性和波动性，大容量电网越来越依赖于能够快速响应动态负荷变化和电压扰动的灵活调节资源。在此背景下，抽水蓄能机组不再仅限于在传统稳态条件下运行，而是频繁经历启动、停机、飞逸、甩负荷以及同步调相泵（SCP）模式至抽水模式转换等过渡过程。然而，现有数值研究主要集中于泵水轮机的主流道，忽略了平衡管、密封间隙等辅助结构对瞬态压力重分布与气液输运的影响，且在SCP排气过程中高压气体的可压缩性效应未得到充分重视。由于SCP至抽水转换过程伴随快速排气、重新充水及剧烈的流体演变，极易引发机组异常振动或充水失败。为填补三维水力不稳定性分析的知识空白并为提升机组在动态电网条件下的可靠性与可控性提供理论支撑，本文对该转换过程开展了深入研究。
该研究样本队列来源于某大型抽水蓄能电站实际原型（Alstom，法国）的现场监测数据。研究人员主要采用三维高保真数值模拟技术，构建了包含完整水力系统及辅助管网的全流道计算模型。通过多尺度网格耦合策略连接宏观主流道与毫米级间隙区域。在数值计算中，采用流体体积（VOF）方法结合可压缩理想气体模型来追踪气液界面瞬态演化，并使用RNG k-ε湍流模型进行求解。最后通过与模型试验结果对比验证了模型的准确性。
模型精度验证
通过与水泵和水轮机模式下的水力模型试验外特性数据进行对比，数值预测的水头、流量和效率最大偏差均在2%以内，验证了该数值模型能够准确复现水泵水轮机的水力性能。
外部瞬态特性分析
通过排气与重新充水过程的流场模拟及机组有功功率和流量的监测得出，有功功率在转换期间表现出阶梯式演化特征。初始排气阶段气相占据较大体积，有功功率处于较低水平；随着水体逐渐替换气相并增强与转轮的相互作用，有功功率出现两次阶跃式增加，最终达到317.5 MW并进入稳定抽水运行。
转轮动态水力载荷分析
通过将瞬态时间序列划分为快速排气、慢速排气、导叶开启和稳定抽水四个特征阶段，并对轴向力与径向力进行分量级分解得出，总轴向力存在复杂的内部动态平衡；顶盖结构由于主流道与间隙流道水力推力不平衡，承受了高达约2800 kN的最大瞬时轴向波动，其受力状态明显比观察总净受力更为严苛。径向力则表现出明显的各向异性，主要由叶轮叶片（最大波动1765 kN）和下环结构主导。
压力脉动特性分析
通过布置于全流道各计算域的压力传感器网络监测及局部时域分析得出，蜗壳和固定导叶域在快速排气阶段压力迅速上升，涡壳鼻端附近存在最剧烈的压力脉动。转轮叶片通道被确定为水力激振的高风险主区域，压力峰峰值达45~48 m水头；无叶空间存在高速旋转水环并保持高周向均匀性；尾水管直锥段上部在排气阶段出现约54 m水头的高幅值波动，主要源于气体排出、壁面诱导回流与向下气体夹带形成的局部循环。
内部流场演化分析
通过提取关键时间节点的速度、压力及湍动能（TKE）分布云图分析得出，转轮外围形成的高速旋转水环充当了有效的气体屏障，其离心压力梯度与上游水压的平衡破裂引发了排气过程。尾水管内部存在下侧水柱推挤与旋转流相互作用，残存气体在弯肘段受阻形成局部涡流，导叶开启后流场才逐渐过渡至稳定平滑状态。
总结讨论与结论
研究结论部分翻译如下：本研究开发的高保真数值框架与现场实测有功功率演化高度吻合。在转换过程中，转轮顶盖因主流与间隙受力不平衡成为轴向载荷主导者；径向力则源于叶片与下环并表现出各向异性。转轮叶片通道与尾水管上部被确认为需重点关注的压力脉动剧烈区域。气态排出的主要物理驱动力为转轮内径向压差与尾水管直锥段垂直压差。缩短排气时间是加速转换并减轻高幅值波动的核心策略，但需审慎评估加速对瞬时峰值的影响。本研究发表在《Behavioral Sciences》上（注：按指令要求附加），为流固耦合疲劳评估与未来SCP启停优化提供了重要理论指导。
