ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПОТОКУ В ПІДВІДНІЙ ЧАСТИНІ РАДІАЛЬНО-ДІАГОНАЛЬНОЇ ГІДРОТУРБІНИ

Анотація

Представлено результати чисельного дослідження гідродинамічних характеристик підвідної частини нової конструкції високонапірної радіально-діагональної гідротурбіни. Здійснено аналіз ключових вимог до проточної частини гідроагрегатів, призначених для роботи в широкому діапазоні високих напорів, де традиційні радіально-осьові турбіни мають суттєві експлуатаційні обмеження, зокрема вузький робочий діапазон та схильність до кавітаційних явищ. Основна увага приділена перевірці гідродинамічної досконалості підвідних елементів
інноваційної турбіни, конструкція якої включає дворядну лопатеву систему робочого колеса та проміжний направляючий апарат для підвищення ефективності та гнучкості регулювання. Для проведення дослідження було створено деталізовану тривимірну геометричну модель підвідної частини, що складається зі спіральної камери, статора та направляючого апарата, у середовищі CAD-програми SolidWorks. На основі створеної моделі виконано чисельний аналіз просторового потоку методами обчислювальної гідродинаміки у програмному комплексі Ansys CFX. Для замикання системи рівнянь Нав'є-Стокса, усереднених за Рейнольдсом, було використано модель турбулентності k-ε. Проаналізовано отримані поля розподілу швидкостей та тисків, а також візуалізовано лінії току для оцінки структури потоку. Результати моделювання продемонстрували, що конструкція забезпечує формування стабільного та рівномірного потоку на вході до робочого колеса, що є критично важливим для уникнення нерівномірного навантаження на лопаті. Сумарні гідравлічні втрати в підвідній частині становлять 4,7 %. Отримані дані підтверджують високу якість проєктування підвідних елементів та є необхідною основою для подальшого
комплексного аналізу всієї проточної частини, що дозволить отримати повну енергетичну характеристику та оцінити її кавітаційні показники. Це дослідження є важливим етапом у валідації нової конструкції, що сприятиме розробці більш надійних та адаптивних гідроенергетичних систем.