ПРОЄКТУВАННЯ ВИСОКОНАПІРНИХ РОБОЧИХ КОЛІС РАДІАЛЬНО-ОСЬОВИХ ГІДРОТУРБІН
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Енергетичні характеристики гідротурбіни, відображаючи сумарний ефект взаємодії потоку з робочими органами, дозволяють судити про роботу машини в цілому. Інформацію про енергетичні якостях окремих елементів проточної частини дає енергетичний баланс. Залучаючи дані енергетичного балансу можливо виявити найбільш сприятливі умови спільної роботи елементів проточної частини, тобто домогтися їх погодження для підвищення рівня ККД – найважливішого енергетичного показника гідротурбіни. Для поліпшення енергетичних показників спроєктованої гідротурбіни проводиться різноманітний аналіз, тобто досліджується залежність кінематичних і енергетичних характеристик гідротурбіни від її геометричних параметрів. Такий аналіз здійснюється для пошуку найбільш раціональних варіантів проточної частини. В роботі представлено проєктування проточної частини високонапірної радіально-осьової гідротурбіни РО400, виконаного за допомогою програм розроблених на кафедрі «Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури». Викладено методику аналізу енергетичних характеристик, засновану на застосуванні безрозмірних параметрів. Для поліпшення енергетичних показників на попередньому етапі проєктування гідротурбіни проводяться багатоваріантні розрахунки впливу геометричних показників робочого колеса на формування енергетичних показників гідротурбіни. Для обґрунтування та аналізу результатів будується прогнозна універсальна характеристика гідротурбіни. Для аналізу формування енергетичних характеристик гідротурбін використовували загальні кінематичні властивості просторових решіток, а також загальні закономірності взаємодії потоку рідини з робочим колесом. Виконано аналіз втрат енергії в проточній частині радіально- осьової гідротурбіни: спіральній камері, напрямному апарату, робочому колесі і відсмоктуючій трубі на оптимальному режимі роботи гідротурбіни, а також аналіз впливу геометричних елементів робочого колеса на зміни втрат енергії в проточній частини. Наведені результати розрахункового дослідження підтверджують, що для збільшення рівня ККД, при збереженні показників оптимального режиму, необхідно змінювати як місце положення вихідної кромки робочого колеса, так і закон розподілу кутів вздовж неї.
Блок інформації про статтю
Посилання
Ruppert L., Schürhuber R., List B., Lechner A., Bauer C. An analysis of different pumped storage schemes from a technological and economic perspective. Energy. 2017, vol. 141, pp. 368–379. doi: 10.1016/j.energy.2017.09.057
Daneshkah K., Zangeneh M. Parametric design of a Francis turbine runner by means of a three-dimensional inverse design method. 25-th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery Systems. Vol. 12. 2010.
Dhote N., Shende C., Khond M. P., Sewatkar C. M. Parametric analysis of centrifugal pump for performance improvement. Fluid Mechanics and Fluid Power. 2024, vol. 8, pp. 191–201. doi: 10.1007/978-981-97-1033-1_15
Myronov K., Dmytriienko O., Basova Y., Rezvaya K., Vorontsov S. Improving the Energy Performance of a High-Head Francis Turbine. Int. Conf. on Reliable Systems Engineering, ICoRSE 2023. Vol. 762 (7–8 September 2023, Bucharest, Romania). Lecture Notes in Networks and Systems. Cham, Springer Publ., 2023, pp. 66–77. doi: 10.1007/978-3-031-40628-7_5
Minkowycz W. J. Sparrow E. M., Murthy J. Y. Handbook of Numerical Heat Transfer. Wiley Publ., 2006. 984 p.
Tucker P. G. Computation of Unsteady Internal Flows – Fundamental Methods with Case Studies. New York, Springer US Publ., 2001. 376 p.
Chung T. J. Computational fluid dynamics. Cambridge, Cambridge university press Publ., 2002. 1012 p.
Sun L., Liu L., Xu Z., Guo P. Numerical investigation of no-load startup in a high-head Francis turbine: Insights into flow instabilities and energy dissipation. Physics of Fluids. 2024, vol. 36, issue 3, p. 035142. doi: 10.1063/5.0196034
Drankovs'kyy V. E., Myronov K. A., Tyn'yanova I. I., Ryezva K. S., Krupa Ye. S., Kukhtenkov Yu. M. Matematychne modelyuvannya robochoho protsesu hidromashyn [Mathematical modelling of the hydraulic machine workflow]. Kharkiv, NTU ''KhPI'' Publ., 2022. 406 p. Available at: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI- Press/56895 (accessed 22.03.2024).
Krupa Ye. S., Dmytriyenko O. V., Tyn'yanova I. I., Nedovyesov V. O. Prohnozuvannya enerhetychnykh kharakterystyk vysokonapirnoyi radial'no-os'ovoyi hidroturbiny z vykorystannyam prohramnoho kompleksu CFD [Forecasting the energy characteristics of a high-pressure radial-axial hydroturbine using the CFD software complex]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2020, no. 1, pp. 102–110. doi: 10.20998/2411-3441.2020.1.14
Jošt D., Škerlavaj A., Morgut M., Mežnar P., Nobile E. Numerical simulation of flow in a high head Francis turbine with prediction of efficiency, rotor stator interaction and vortex structures in the draft tube. Journal of Physics: Conference Series. 2015, vol. 579.
Rezvaya K., Cherkashenko M., Drankovskiy V., Tynyanova I., Makarov V. Using mathematical modeling for determination the optimal geometric parameters of a pump-turbine water passage. 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS) (2020, Istanbul). Istanbul, IEEE Publ., 2020, pp. 212–216. doi: 10.1109/IEPS51250.2020.9263139
Myronov K. A., Dmytriyenko O. V., Myronov V. K. Vplyv heometrychnykh parametriv robochoho kolesa na enerhetychni pokaznyky radial'no-os'ovoyi hidroturbiny [Influence of geometrical parameters the runner on energy performance a fransic turbine]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2021, no. 2, pp. 64–72.