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

Анотація

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.