Моделирование условий закрученного потока на входе в отсасывающую трубу для различных режимов работы гидротурбины

Одним из основных источников мощных пульсаций давления в проточной части гидротурбин на режимах частичной или форсированной нагрузки является прецессирующий вихревой жгут, который образуется в отсасывающей трубе вследствие высокой остаточной закрутки потока на выходе из рабочего колеса. Для исследования влияния условий потока на выходе из рабочего колеса гидротурбины на уровень пульсаций давления в отсасывающей трубе использовались методы численного и экспериментального моделирования. Численные расчеты показали, что распределения скорости на входе в отсасывающую трубу, соответствующие различным режимам работы реальных турбин, можно воспроизводить с помощью комбинации двух лопаточных решеток – ротора и статора. Экспериментальная верификация численных результатов была проведена на воздушном стенде с применением метода 3D-печати для изготовления лопаточных решеток и модели отсасывающей трубы. Измерения полей скорости на входе в конус отсасывающей трубы с помощью лазерно-допплеровского анемометра и уровня пульсаций давления с помощью акустических датчиков позволили построить корреляции между характером распределений скорости и амплитудно-частотными характеристиками пульсаций потока, обусловленных прецессирующим вихревым жгутом.

Ключевые слова:
отсасывающая труба, гидротурбина, прецессирующий вихревой жгут, пульсации давления, лазерно-доплеровская анемометрия, численное моделирование, эксперимент
Источник финансирования:
Экспериментальные исследования распределения скоростей и пульсаций давления, выполненные И. В. Литвиновым и С. И. Шторком, поддержаны Российским научным фондом (грант № 14-29-00203)
УДК 532.54

Моделирование условий закрученного потока на входе в отсасывающую трубу для различных режимов работы гидротурбины