Designing and updating the flow part of axial and radial-axial turbines through mathematical modeling

Rusanov, Andrey; Rusanov, Roman; Lampart, Piotr

doi:10.1515/eng-2015-0047

Cited by 28 publications

(14 citation statements)

References 7 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…This is the main cause of low-frequency pressure pulsations of large amplitude, leading to vibrations of the walls, which limit the flow, and elements of the rotor of the hydraulic unit. All of this ultimately reduces the reliability and durability of the operation [12][13][14]. On modes, which are different from optimal, in Francis hydraulic turbines by the law, which is close to the square parabola, depending on the rate change compared to optimal, increase circulating energy losses due to the part of the moment of quantity of movement that was not transferred to the runner.…”

Section: If the Circulation Flowsmentioning

confidence: 99%

Improvement of the Working Process of Hydroturbines and Its Regulation Systems

Мигущенко¹,

Potetenko²,

Gasiyk³

et al. 2019

HM and HU

View full text Add to dashboard Cite

The paper provides the detail analysis of the causes of various types of the vortex motion of the turbulent flow in the inlet parts of the turbine and in the inter-blade channels of the runner. The causes of the appearance of large-scale vortex structures in the meridional sections of the spiral case of radial-axial hydraulic turbines with the heads of 400-500 m are shown. As a result of this phenomenon, in the section of the spiral case the flow is directed in the region of the walls to the runner. In the central part it is directed from the runner, i. e. the spiral case executing its functions of supplying the flow functions only with part of its section-the near-wall zone-where the vortex near-wall flow with increased velocity and energy losses enters to the channels of the runner. These conclusions in the work are argued by extensive experimental data. Energy losses in the spiral case reaches 3-5 % and a complex vortex structure, which enters to the runner, leads to a decrease of the energy characteristics. The flow inlet to the runner using nozzle devices located on the ring in front of the runner is considered in the paper. These nozzle devices increase the velocity by five or more times and provide low losses in the inlet (about 0,5 %) and almost uniform flow in front of the runner with a moment of quantity of motion, which provides an optimal operation of the hydraulic turbine. The improvement of the working flow and control systems is presented in this paper using new design solutions, for which more than ten patents of Ukraine for the invention were obtained. In particular, as a result of this study of the working processes of Francis-Deriaz hydraulic turbines, which allowed the use of blade turbines for the heads of more than 400-500 m up to 800-1000 m with high energy and cavitation characteristics with wide operating areas in terms of rates (powers) and heads, with an increase of 2-7 % average operating efficiency. The working process of a new type of diagonal-axial hydraulic turbine with a very wide operation range in terms of flow and pressure with a significantly increased average operating efficiency, increased operation reliability, which is illustrated by the predictive universal characteristic, is also considered. This characteristic allows the use of rotary-blade hydraulic turbines for heads up to 230-250 m. Therefore, the carried out improvement of the working process of hydraulic turbines and their control systems convincingly proves the advantage of the new scientific and technical solutions in comparison with previously used ones.

show abstract

Section: If the Circulation Flowsmentioning

confidence: 99%

Improvement of the Working Process of Hydroturbines and Its Regulation Systems

Мигущенко¹,

Potetenko²,

Gasiyk³

et al. 2019

HM and HU

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In unsteady modes of off-designs conditions, due to leakage and off-design flow angles in the flow channels, substantial separated flows occurred, leading to a significant reduction in the efficiency. In order to improve the aerodynamic characteristics of the radial-axial type rotor both for the steady conditions and especially at variable operating conditions, blades of complex spatial forms with the corporeal profiles are used [1][2][3][4].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Analytical method for profiling of radial stator blades of turbine stages

Rusanov¹,

Rusanov²,

Lampart³

et al. 2016

J. of Mech. Eng.

View full text Add to dashboard Cite

Запропоновано аналітичний метод побудови профілів радіальних лопаток турбінних ступенів. Профіль задається в криволінійній системі координат, складається з вхідної та вихідної кромок, а також спинки і коритця, описаних кривими 5-го та 4-го порядків відповідно. Розглянуто приклад високонавантаженого радіально-осьового ступеня з профілем направляючого апарата нового типу, застосування якого дозволило істотно поліпшити аеродинамічні характеристики проточної частини.

show abstract

“…Наиболее популярными и востребованными программами на рынке на данный момент являются SolidWorks, Autodesk Inventor, Kompas 3D и др. [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11].…”

unclassified

“…1-3. [8,9]. В этой системе четырех уравнений независимыми искомыми параметрами являются три компонента скорости u 1 , u 2 , u 3 и давление p. Плотность ρ жидкости, а также газа при скоростях до 0,3 числа Маха, считается величиной постоянной.…”

unclassified

Actual Status of CFD Software Complexes for Numerical Research of Spatial Flow in Hydraulic Machines

Krupa¹,

Nedovesov²

2019

HM and HU

View full text Add to dashboard Cite

В настоящее время актуальным является совершенствование вычислительных программных комплексов, что в свою очередь приводит к конкуренции на рынке программного обеспечения. Специалисты, работающие в любой отрасли, должны владеть компьютером не только на уровне пользователя, но и на уровне программистов, чтобы на базе существующих программных комплексов программировать модули для собственных потребностей. Не исключением является и область гидроэнергетики. В работе проведен аналитический обзор современных программных комплексов CFD. Проанализированы преимущества и недостатки данных программ в части построения трехмерной модели объекта исследования, создания расчетной сетки, задания граничных условий и визуализации результатов расчета. Для решения гидродинамических задач существует много различных программ, одними из передовых коммерческих программных комплексов являются Ansys, SolidWorks Flow Simulation, Autodesk CFD. Так же существуют программы с открытым исходным кодом, самым популярным на данный момент является OpenFOAM. Данные системы автоматического проектирования (САПР) позволяют не только выполнить качественное моделирование систем различной физической природы, но и исследовать отклик этих систем на внешние воздействия в виде распределения давления, температур, скоростей. Алгоритмы проведения расчета в программах похожи, отличительные особенности программ можно оценить по следующим критериям: генерация сетки, точность, надежность (сходимость), скорость вычислений, физика модели, гибкость системы. Так же следует отметить, что коммерческие программные комплексы более удобны в использовании благодаря проработанному интерфейсу пользователя, в бесплатных комплексах интерфейс менее развит и для работы потребуются знания определенного списка команд и знания синтаксиса программы. Для создания геометрии модели так же существует множество программ (SolidWorks, Autodesk Inventor, Компас-3D и др.). Трехмерная модель объекта исследования необходима для последующей интеграции в CFD комплекс. Использование этих программ позволяет сократить цикл разработки, снизить стоимость изделий и повысить качество продукции. Ключевые слова: гидравлические машины, численное исследование, гидродинамический расчет, математическая модель, пространственное течение, системы автоматического проектирования. Є. C. КРУПА, В. О. НЕДОВЄСОВ СУЧАСНИЙ СТАН ПРОГРАМНИХ КОМПЛЕКСІВ CFD ДЛЯ ЧИСЕЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОСТОРОВОГО ПОТОКУ В ГІДРОМАШИНАХ В даний час актуальним є вдосконалення обчислювальних програмних комплексів, що в свою чергу призводить до конкуренції на ринку програмного забезпечення. Фахівці, що працюють в будь-якій галузі, повинні володіти комп'ютером не тільки на рівні користувача, але і на рівні програмістів, щоб на базі існуючих програмних комплексів програмувати модулі для власних потреб. Не виключенням є і область гідроенергетики. В роботі проведено аналітичний огляд сучасних програмних комплексів CFD. Проаналізовано переваги та недоліки даних програм в частині побудови тривимірної моделі об'єкта дослідження, створення розрахункової сі...

show abstract

Designing and updating the flow part of axial and radial-axial turbines through mathematical modeling

Cited by 28 publications

References 7 publications

Improvement of the Working Process of Hydroturbines and Its Regulation Systems

Improvement of the Working Process of Hydroturbines and Its Regulation Systems

Analytical method for profiling of radial stator blades of turbine stages

Actual Status of CFD Software Complexes for Numerical Research of Spatial Flow in Hydraulic Machines

Contact Info

Product

Resources

About