Вплив просторової форми лопатей робочих коліс насос-турбіни на характеристики потоку в турбінному режимі

Авторы

  • А. В. Русанов Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), Ukraine http://orcid.org/0000-0003-1345-7010
  • В. Г. Суботін Акціонерне товариство «Українські енергетичні машини» (61037, Україна, м. Харків, пр. Героїв Харкова, 199), Ukraine https://orcid.org/0000-0002-2489-5836
  • О. М. Хорєв Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), Ukraine https://orcid.org/0000-0001-6940-4183
  • Ю. А. Биков Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), Ukraine https://orcid.org/0000-0001-7089-8993
  • П. О. Коротаєв Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), Ukraine https://orcid.org/0000-0002-7473-9508
  • Є. С. Агібалов Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), Ukraine https://orcid.org/0000-0003-3866-9992

Аннотация

У чисельний спосіб досліджено вплив просторового профілювання за допомогою колових навалів лопатей радіально-осьових робочих коліс насос-турбін з напорами до 200 м на структуру потоку і енергетичні характеристики. Як вихідний варіант прийнято модель проточної частини радіально-осьової насос-турбіни Дністровської ГАЕС. Спроєктовано дві нові лопатеві системи, що відрізнялися від вихідного варіанта взаємним розташуванням розрахункових перерізів у коловому напрямі: із позитивним і негативним навалом, при цьому форма самих перерізів залишалася незмінною. Моделювання нестисливої течії в'язкої рідини в розрахункових областях, що містили по одному каналу напрямного апарата і робочого колеса, трьох варіантів проточних частин виконано за допомогою програмного комплексу IPMFlow на основі чисельного інтегрування рівнянь Рейнольдса з додатковим членом, що містить штучну стисливість. Для врахування турбулентних ефектів застосована диференціальна двопараметрична модель турбулентності SST Ментера. Чисельне інтегрування рівнянь проводиться з використанням неявної квазімонотонної схеми Годунова другого порядку точності за простором і часом. Дослідження проведено для моделей з діаметром робочого колеса 350 мм в широкому діапазоні відкриттів напрямного апарату при приведених частотах обертання, що відповідають мінімальному, номінальному і максимальному напорам на станції. Наведено порівняння полів тиску і векторів швидкості в каналах робочих коліс, епюр тиску на лопатях коліс, розподіл компонент швидкості на вході у відсмоктувальну трубу, а також ККД трьох варіантів проточних частин. Зроблено висновок, що найкращі характеристики має розрахункова область з новим робочим колесом РК5217М2 з негативним втулковим коловим навалом. Заплановано експериментальні дослідження трьох коліс на гідродинамічному стенді.

Биографии авторов

А. В. Русанов, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10)

Академік НАН України

В. Г. Суботін, Акціонерне товариство «Українські енергетичні машини» (61037, Україна, м. Харків, пр. Героїв Харкова, 199)

Кандидат економічних наук

О. М. Хорєв, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10)

Кандидат технічних наук

Ю. А. Биков, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10)

Кандидат технічних наук

П. О. Коротаєв, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10)

Кандидат технічних наук

Опубликован

2023-04-24

Выпуск

Раздел

Аэрогидродинамика и тепломассообмен