Study of Liquid Flow in the "Spiral – Stator" Area Francis Turbinewith Stator Flat Rings

Abstract

Рассматривается один из ответственных узлов гидроагрегатаузел «спиральная камерастатор». Статор гидротурбины является подводящим элементом проточного тракта гидротурбины, который участвует в формировании потока перед рабочим колесом. В работе рассмотрена конструкция статора с плоскими кольцами, колонны которых вдвинуты в спиральную камеру. Такая конструкция статора позволяет сохранить основные габаритные размеры спирали в плане для гидротурбин с встроенным кольцевым затвором. Информационный анализ показал, что наряду с конструктивными и технологическими преимуществами, применение колец статора колонны, которые вдвинуты в спиральную камеру, имеют гидродинамические недостатки. При рассматриваемой конструкции узла «спиральстатор с плоскими кольцами», деформируется эпюра меридиональной составляющей скорости. В итоге могут увеличиться потери энергии, связанные с отрывом потока и вторичными течениями в спиральной камере. Представлены гидродинамические исследования структуры потока в зоне спираль статор с плоскими кольцамиэкспериментальные и численные расчеты. Предлагается для исследования формы колец статора провести расчет осесимметричного течения в ограниченной расчетной зоне «спиральстатор» гидротурбины с использованием двухслойной модели движения вязкой жидкости. Приведены экспериментальные данные замера давления на поверхности колец статора. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных дает качественное совпадение. Для трех вариантов колец статора в работе проведен расчет пограничного слоя. Результаты показали, что максимальное загромождение пограничного слоя канала статора достигает 5,2 %. Для исследуемых вариантов колец статора местного отрыва пограничного слоя не наблюдается. Проведены расчеты профильных и ударных потерь в решетке колонн статора для исследуемой конструкции подвода гидротурбины. Ключевые слова: гидротурбина радиально-осевая, спиральная камера, плоские кольца статора, математическая постановка, вязкая жидкость, двухслойная модель, пограничный слой, экспериментальные и численные исследования. Н. Г. ШЕВЧЕНКО, О. М. ГРІШИН, О. С. КОВАЛЬ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕЧІЇ РІДИНИ В ЗОНІ «СПІРАЛЬ-СТАТОР» ГІДРОТУРБІНИ РО 310 З ПЛОСКИМИ КІЛЬЦЯМИ СТАТОРА Розглядається один з відповідальних вузлів гідроагрегатувузол «спіральна камерастатор». Статор гідротурбіни є подводящим елементом проточного тракту гідротурбіни, який бере участь у формуванні потоку перед робочим колесом. В роботі розглянута конструкція статора з плоскими кільцями, колони яких всунути в спіральну камеру. Така конструкція статора дозволяє зберегти основні габаритні розміри спіралі в плані для гідротурбін з вбудованим кільцевим затвором. Інформаційний аналіз показав, що поряд з конструктивними і технологічними перевагами, застосування статора, колони якого всунути в спіральну камеру, мають гідродинамічні недоліки. При даній конструкції вузла «спіральстатор», деформується епюра меридіональної складової швидкості. В результаті можуть збільшитися втрати енергії, пов'язані з відривом потоку і вторинними течіями в спіральній камері. Представлені гідродина...

Modern Software for the Numerical Study of Flow in Hydraulic Machines

“…The most popular and demanded programs on the market at the moment are SolidWorks, Autodesk Inventor, Kompas 3D, etc. [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11].…”

“…Various turbulence models are used to close these equations. In the computational study of hydraulic machines, the following turbulence models have proven themselves well: "k-ε", "k-ω" and SST [1,4].…”

“…The disadvantage of the "k-ω" model, in contrast to the "k-ε" model, is the excessively strong dependence of the calculation results on the specified values of ω in the inlet section [4].…”

“…Thus, the SST model combines the stability and accuracy of the standard "k-ω" model in near-wall regions and the "k-ε" model at a distance from the walls [4].…”