Теоретические и экспериментальные исследования по определению оптимальных параметров прямоточной гидротурбины для безплотинной ГЭС

Аннотация

В данной статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению оптимальных параметров прямоточной гидротурбины для безплотинной ГЭС. Целью проведения теоретических и экспериментальных исследований является повышение электрической мощности гидротурбины.По результатам теоретических исследований было определено оптимальное количество лопастей, распологаемых в роторе гидротурбины. В зависимости от их количества была найдена толщина лопасти. Для определения наиболее оптимального варианта, различные профили лопастей, распологаемых в роторе гидротурбины, были предварительно спроектированы (построены) в программе COMSOL Multiphysics. В отношение лопасти, определенной в качестве наиболее оптимальной, в соответствии с ее углом расположения были исследованы изменения скорости воды, проходящей через нее, а так же давление воды, оказываемое на лопасть.По результатам исследования был рассчитан самый оптимальный угол расположения лопасти, наблюдалось образования вихря и кавитационого процесса во время протекания воды через лопасть. Расчеты проводились с помощью программы COMSOL Multiphysics для уравнения Навье-Стокса для несжимаемых жидкостей с применением метода Direct Numerical Simulation (DNS). Экспериментальные исследования проводились в лаборатории гидроэлектростанций и гидроэлектрических сооружений КазНИИ Энертетики имени академика Ш.Ч.Чокина. В рамках экспериментальных исследований были определены количество оборотов в минуту ротора гидротурбины в зависимости от изменения расходов воды, а так же количество выработки электрической мощности.