ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Гидравлика. Инженерная гидрология. Гидротехническое строительство

РАСЧЕТ СПИРАЛЬНЫХ КАМЕР ГИДРОТУРБИН ПО УРАВНЕНИЯМ ТЕЧЕНИЯ, ВЫЗЫВАЕМОГО ВИХРЕВЫМ СТОКОМ - ОКРУЖНОСТЬЮ

  • Михайлов Иван Евграфович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Алисултанов Рамидин Семедович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2015.11.142-156
Страницы: 142-156
Рассмотрены вопросы расчета спиральных камер гидротурбин по уравнениям линий (поверхностей) тока потенциального течения, индуцируемого вихревым стоком - окружностью, расположенным на бесконечном непроницаемом цилиндре в неограниченном пространстве, заполненном идеальной (невязкой) жидкостью, а также характеристики потока в спиральных камерах. Установлено, что: 1) уравнения линий (поверхностей) тока течения позволяют рассчитать спиральные камеры, отличающиеся конструктивными параметрами и направлением потока на входе в статор гидротурбины; 2) угол наклона конусов спирали и направление потока на входе в статор существенно влияют на габариты спиральной камеры; 3) форма поперечных сечении спирали отличается от применяемых в настоящее время тавровой и круглой; 4) высота поперечных сечений больше ширины, и это различие возрастает в направлении от входного сечения к зубу спиральной камеры; 5) габариты рассчитанных спиральных камер меньше, чем габариты камер с круглой формой поперечных сечений и больше чем, с тавровой формой. Выявлено, что теоретические характеристики потока, формируемые спиральной камерой, рассчитанной по уравнениям потенциального течения, индуцируемого вихревым стоком - окружностью, расположенным на бесконечном непроницаемом цилиндре, хорошо согласуются с опытными и являются благоприятными для обтекания статорных колонн и направляющих лопаток гидротурбин.
  • вихревой сток ;
  • окружность;
  • поверхность тока;
  • линии тока;
  • спиральная камера гидротурбины;
  • поперечное сечение;
  • формируемое течение;
  • распределение скоростей;
Литература
  1. Михайлов И.Е., Алисултанов Р.С. Вихревой сток - окружность, расположенный на бесконечном непроницаемом цилиндре // Вестник МГСУ. 2015. № 10. С. 153-161.
  2. Михайлов И.Е., Алисултанов Р.С. Сток-окружность, расположенный на поверхности или внутри бесконечного непроницаемого цилиндра // Вестник МГСУ. 2015. № 8. C. 140-149.
  3. Михайлов И.Е. Турбинные камеры гидроэлектростанций. М. : Энергия, 1970. 272 с.
  4. Menter F.R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications // AIAA J. 1994. Vol. 32. No. 8. Pp. 1598-1605.
  5. Русанов А.В., Косьянов Д.Ю., Сухоребрый П.Н., Хорев О.Н. Численное исследование пространственного вязкого течения жидкости в спиральной камере осевой гидротурбины // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2010. Т. 5. № 7. С. 33-36.
  6. Русанов А.В., Косьянов Д.Ю. Численное моделирование течений вязкой несжимаемой жидкости с использованием неявной квазимонотонной схемы Годунова повышенной точности // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2009. Т. 5. № 4. С. 4-7.
  7. Tao Jiang, Kezhen Huang. The numerical simulation of gas turbine inlet-volute flow field // World Journal of Mechanics. 2013. Vol. 3 (04). Pp. 230-235.
  8. Shi F. and Tsukamoto H. Numerical study of pressure fluctuations caused by impeller-diffuser interaction diffuser pump stage // ASME Journal of Fluid Engineering. 2001. Vol. 123 (3).
  9. Wu K.Q. and Huang J. Numerical analysis of the fan volute internal vortex flow // Engineering Thermophysics. 2001. Vol. 22. No. 3. Pp. 316-319.
  10. Pfau A., Treiber M., Sell M., Gyarmathy G. Flow interaction from the exit cavity of an axial turbine blade row labyrinth seal // Journal of Turbomachinery. 2001. Vol. 123 (2). Pp. 342-352.
  11. Schlienger J., Pfau A., Kalfas A.I., Abhari R.S. Single pressure transducer probe for 3D flow measurements // 16 Symposium on Measurement Technology in Turbomachinery, 24-25.9.2002. Cambridge. 2002. 8 p.
  12. Rusch D., Pfau A., Schlienger J., Kalfas A.I., Abhari R.S. Deterministic unsteady vorticity field in a driven axisymmetric cavity flow // Accepted at the 12th International Conference on Fluid Flow Technologies, September 3-6, 2003, Budapest, Hungary. 2003.
  13. Бубенчиков А.М., Коробицын В.А., Коробицын Д.В., Котов П.П., Шокин Ю.И. Численное моделирование осесимметричных разрывных потенциальных многосвязных течений несжимаемой жидкости // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2014. Т. 54. № 7. С. 1194-1202.
  14. Вайнштейн И.И., Литвинов П.С. Модель М. А. Лаврентьева о склейке вихревых и потенциальных течений идеальной жидкости // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2009. № 3 (24). С. 7-9.
  15. Вайнштейн И.И., Федотова И.М. Задача Гольдштика о склейке вихревых течений идеальной жидкости в осесимметрическом случае // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2014. № 3 (55). С. 48-54.
  16. Yan H.J., Hu D.M. and Li J. Numerical simulation of flow field for horizontal-axis wind turbine rotor // Journal of Shanghai University of Electric Power. 2010. Vol. 26. No. 2. Pp. 123-126.
  17. Yang C.Z., Liu H.C. and Zhou Y.L. The design of horizontal axis wind turbine blades and the analysis of flow field based on CFD // Journal of Northeast Dianli University. 2010. Vol. 30. No. 1. Pp. 21-26.
  18. Zhang D.H., Li W., Lin Y.G., Ying Y. and Yang C.J. Simulation of generation system of marine current turbine with pressure-maintaining storage based on hydraulic transmission // Automation of Electric Power Systems. 2009. Vol. 33. No. 7. Pp. 70-74.
  19. Berend G., van der Wall, Richard H. Analysis methodology for 3C-PIV data of rotary wing vortices // Experiments in Fluids. 2006. vol. 40. no. 5. pp. 798-812.
  20. Badie R., Jonker J.B., van Den Braembussche R.A. Finite element calculations and experimental verification of the unsteady potential flow in a centrifugal volute pump // International Journal for Numerical Methods in Fluids. vol. 19 (12). pp. 1083-1102.
СКАЧАТЬ (RUS)