ПОКРАЩЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ПІДВІДНОЇ ЧАСТИНИ ВИСОКОНАПІРНОЇ ГІДРОТУРБІНИ

Анотація

В основі багатьох ГЕС використовується радіально-осьова гідротурбіна, відома своєю універсальністю та ефективністю перетворення гідравлічної енергії в механічну. Два невід'ємні компоненти цієї гідротурбіни це спіральна камера та напрямний апарат, які відіграють ключову роль в управлінні потоком води крізь гідротурбінну систему, забезпечуючи оптимальну продуктивність та виробництво енергії. Процес розробки нових проточних частин гідротурбін складається з кількох послідовних етапів, зокрема: вибір конструктивних параметрів
гідротурбіни д ля з аданих у мов Г ЕС т а п роєктування елементів проточних частин (як правило, розглядається кілька варіантів, що відрізняються методами розрахунку, геометричними, кінематичними та іншими параметрами); обчислювальне дослідження характеристик потоку, силових та крутних моментів, втрат енергії в елементах проточної частини та визначення найкращих варіантів; експериментальне дослідження модельних блоків гідротурбіни на енергокавітаційних стендах, причому розміри моделі, умови випробувань та параметри
стендів повинні відповідати вимогам міжнародного стандарту IEC. На основі результатів експериментальних та обчислювальних досліджень моделі розраховуються характеристики та видаються гарантії роботи повномасштабної гідротурбіни. У статті представлені деякі результати обчислювального дослідження просторового турбулентного потоку в'язкої рідини в проточній частині високонапірної турбіни РО500, виконаного за допомогою пакету прикладних програм CFX-TASCflow. Для покращення енергетичних характеристик на етапі попереднього
проєктування турбіни слід проводити числове моделювання потоку. Такий CFD-підхід зменшує витрати та час у порівнянні з експериментальним підходом і дає можливість покращити та проаналізувати характеристики гідротурбіни та її конструкцію до виготовлення моделі. Обчислювальний комплекс програм надає можливість побачити картину розподілу тиску, поле векторів швидкостей та рух частинок рідини для обґрунтування та аналізу результатів. Чисельне моделювання просторового потоку в проточній частині гідротурбіни було проведено для визначення змін енергетичних характеристик, тому була обрана k-ε модель турбулентності. В результаті
розрахунку було визначено розподіл швидкостей та тисків у різних елементах гідротурбіни для різних профілів напрямного апарату. Проведено аналіз втрат енергії в проточній частині високонапірної гідротурбіни: спіральна камера, статор з плоскими кільцями, напрямний апарат, робоче колесо та відсмоктувальна труба на оптимальний режим роботи гідротурбіни, а також проведено аналіз впливу відкриття напрямного апарату на зміну втрат енергії в різних елементах проточної частини. Також було розглянуто питання підвищення енергетичної ефективності проточних частин високонапірної гідротурбіни.