
Tədqiqat aşağı basqılı bir Francis turbininin geniş yük diapazonunda işləməsi zamanı yaranan təzyiq pulsasiyalarının sorucu boru divarına yerləşdirilən tüberkül formalı çıxıntılarla azaldılıb-azaldıla bilməyəcəyini üçölçülü hesablama maye dinamikası hesablamaları ilə araşdırır. 86 m işçi basqıya, 13 əsas və 13 ayırıcı qanada, 175 MW nominal gücə malik turbin modeli üzərində düz sorucu boru PT ilə 10°, 15° və 20° çevrəvi yerləşməli PA, PB və PC tüberkül düzülüşləri müqayisə edilmişdir. Tədqiqatın geniş yük diapazonu üzrə ümumi qiymətləndirməsində PA düzülüşü təzyiq pulsasiyasını boğmaq üçün ən uyğun quruluş kimi müəyyən edilmiş; PA üçün runner daxilində təzyiq pulsasiyası əmsalında %15,81-ə, sorucu boru girişindəki 13 fn və 26 fn komponentlərində müvafiq olaraq %30,72 və %62,24-ə, daha aşağıdakı müəyyən ölçmə nöqtələrində isə %88,81 və %94,11-ə qədər azalmalar bildirilmişdir. Bunun qarşılığında tüberküllər turbin səmərəliliyində iş nöqtəsindən asılı olaraq %0,19–%1,45 aralığında itki yaratmışdır. Nəticələrin hamısı ədədi modelə əsaslanır; tədqiqat tüberküllərin real turbində eksperimental və ya sahə miqyasında doğrulandığını göstərmir.
Hesablamalar göstərir ki, tüberküllərin əsas təsiri runner daxilində qanad burulğanlarını aradan qaldırmaq deyil, sorucu borunun xüsusilə divara yaxın bölgəsində axın quruluşunu dəyişdirməkdir. Aşağı yükdə PA düzülüşü çevrəvi sürət komponentini azaltmış, iri miqyaslı divar burulğanlarını zəiflətmiş və axın ayrılmasını məhdudlaşdırmışdır. Bununla belə, tüberküllərin arxasında yeni sütunvari burulğanlar yarana bilər; tədqiqatçılar onların aşağı burulğan intensivliyinə malik olduğunu bildirirlər.
Türkiyədəki hidroelektrik stansiyalar baxımından tədqiqat, dəyişkən bərpa olunan enerji istehsalının şəbəkədə artması ilə hidroelektrik turbinlərin daha geniş yük diapazonlarında tənzimləyici kimi istifadə edilməsi kontekstində texniki baxımdan maraqlıdır. Lakin araşdırılan turbin həndəsəsi, 86 m basqı, runner dizaynı və sorucu boru ölçüləri müəyyən bir modelə aiddir. Eyni tüberkül həndəsəsinin Türkiyədəki mövcud Francis turbinlərinə birbaşa tətbiqi üçün stansiya və turbin üzrə ayrıca CFD doğrulaması, model və ya prototip təcrübələri, kavitasiya analizi, struktur vibrasiya qiymətləndirilməsi və uzunmüddətli istismar doğrulaması tələb olunur.
Tədqiqatın əsas problemi nədir?
Francis turbinləri layihə nöqtəsindən uzaq yüklərdə işlədildikdə runner və sorucu boru daxilindəki fırlanan axın strukturları dəyişə bilər. Xüsusilə qismən yük şəraitində yaranan burulğanlar aşağı tezlikli təzyiq pulsasiyalarına, vibrasiyaya və dəyişən mexaniki yüklənmələrə töhfə verə bilər. Tədqiqatın əsas sualı bu hidrodinamik qeyri-sabitliklərin sorucu boruya yerləşdirilən passiv həndəsi çıxıntılarla azaldılıb-azaldıla bilməyəcəyidir.
Tədqiqat bu məsələni yalnız sorucu borunu dəyişdirməklə deyil, 13 əsas qanad və 13 ayırıcı qanaddan ibarət xüsusi runner həndəsəsi ilə birlikdə araşdırır. Tədqiqatçılar ədəbiyyatda ayırıcı qanadların və sorucu boruya əlavə edilən yiv, qanadcıq və ya oxşar axın tənzimləyicilərinin ayrı-ayrılıqda öyrənilməsinə baxmayaraq, aşağı basqılı Francis turbinində ayırıcı qanadlı runner ilə divar tüberküllərinin geniş yük diapazonunda birgə təsirinin yetərincə araşdırılmadığını bildirirlər.
Turbin və tüberkül həndəsəsi necə yaradılmışdır?
Tam üçölçülü hesablama sahəsi yuxarı boru, spiral gövdə, 11 sabit qanad, 24 tənzimlənən istiqamətləndirici qanad, runner, sorucu boru və aşağı axın kanalını əhatə edir. Runner giriş diametri 5,42 m, nominal güc 175 MW və nominal fırlanma sürəti 136,4 dövr/dəq olaraq verilmişdir. Runner üzərində 13 əsas qanad və 13 ayırıcı qanad vardır.
| Model parametri | Dəyər |
|---|---|
| Runner giriş diametri | 5,42 m |
| Əsas qanadların sayı | 13 |
| Ayırıcı qanadların sayı | 13 |
| Tənzimlənən istiqamətləndirici qanadların sayı | 24 |
| Sabit qanadların sayı | 11 |
| Nominal güc | 175 MW |
| Nominal sürət | 136,4 dövr/dəq |
| Araşdırılan basqı | 86 m |
Prototip sorucu boru PT adlandırılmışdır. Üç tüberküllü modeldə çevrəvi bucaq PA üçün 10°, PB üçün 15° və PC üçün 20°-dir. Tüberküllər ox istiqamətində üç sıra şəklində düzülmüşdür. Birinci sıra sorucu boru girişindən 0,04D aşağıda, ardıcıl sıralar arasındakı məsafə 0,07D-dir. Tüberkül hündürlüyü sorucu boru giriş diametri D-nin %6,7-sidir.
Burada 10°-lik PA düzülüşü daha kiçik çevrəvi aralıq səbəbilə daha sıx yerləşməni təmsil edir. Tədqiqatçıların geniş iş diapazonu üzrə ümumi qiymətləndirməsində ən uğurlu təzyiq pulsasiyası boğma davranışı bu düzülüşlə əldə edilmişdir.
Ədədi şəbəkənin etibarlılığı necə yoxlanmışdır?
Hesablama sahəsində həm heksaqonal, həm də tetraedral elementlərdən istifadə edilmişdir. Beş müxtəlif şəbəkə sıxlığı 40% Pr şəraitində səmərəlilik və fırlanma momenti baxımından müqayisə edilmiş; hüceyrə sayı 47,55 milyona çatdıqda bu kəmiyyətlərin nəzərəçarpacaq dərəcədə dəyişməməsi əsasında sonrakı hesablamalar bu şəbəkə ilə aparılmışdır. Runner bölgəsi təxminən 28,28 milyon hüceyrə ilə ümumi şəbəkənin ən böyük hissəsini təşkil edir. Sorucu boruda təxminən 3,97 milyon hüceyrədən istifadə edilmişdir.
Divara yaxın həll dəqiqliyinin qiymətləndirilməsində ölçüsüz y+ paylanmaları da araşdırılmışdır. Tədqiqatın şəbəkədən asılı olmama yanaşması, çox geniş hesablama sahəsinə baxmayaraq həllin yalnız bir kobud şəbəkə quruluşuna əsaslanmadığını göstərməsi baxımından güclü tərəflərdən biridir.
Zamandan asılı CFD həlli necə aparılmışdır?
Zamandan asılı hesablamalar stasionar həll nəticələrindən başladılmışdır. Runner fırlanan istinad çərçivəsinə, digər komponentlər isə sabit istinad çərçivəsinə təyin edilmiş və çoxsaylı istinad çərçivəsi (multiple reference frame, MRF) yanaşmasından istifadə edilmişdir. Təzyiq-sürət əlaqələndirilməsi üçün SIMPLEC alqoritmi seçilmişdir.
Qradient hesabında ən kiçik kvadratlar yanaşması; impuls terminlərində bounded central difference; turbulent kinetik enerji və xüsusi dissipasiyanın nisbətində ikinci dərəcəli upwind diskretləşdirmədən istifadə edildiyi bildirilir. Zaman addımı 0,001 saniyədir və hər zaman addımında 15 iterasiya tətbiq edilmişdir.
Ümumi zamandan asılı hesablama 12 runner dövrü və ya 5,28 saniyə davam etdirilmişdir. Başlanğıc keçidlərinin nəticələrə təsir etməməsi üçün ilk üç dövrə aid təzyiq məlumatları sonrakı analizlərə daxil edilməmişdir.
Verianla Live: Ədədi analiz zənciri
Bu proses yalnız tədqiqatda açıq şəkildə verilmiş CFD və təzyiq pulsasiyası analiz addımlarını göstərir.
| Mərhələ | Açıqlama | Mənbə |
|---|---|---|
| Həndəsi model | 13 əsas + 13 ayırıcı qanadlı runner və PT, PA, PB, PC sorucu boru konfiqurasiyaları yaradıldı. | Bölmə 2.1; Şəkil 1–2 |
| Şəbəkədən asılı olmama | Beş şəbəkə səviyyəsi müqayisə edildi; sonrakı analizlərdə 47,55 milyon hüceyrəli şəbəkədən istifadə edildi. | Bölmə 2.2; Şəkil 3–5 |
| Stasionar başlanğıc həlli | Zamandan asılı hesablamalar stasionar həll nəticələrindən başladıldı. | Bölmə 2.3 |
| Zamandan asılı həll | 0,001 s zaman addımı və hər zaman addımına 15 iterasiya istifadə edildi. | Bölmə 2.3 |
| Monitorinq | Runner qanad keçidləri və sorucu borudakı təzyiq dəyişiklikləri 12 dövr boyunca izlənildi. | Bölmə 2.3; Şəkil 6 |
| Keçid məlumatının çıxarılması | İlk üç runner dövrünə aid məlumatlar analizdən çıxarıldı. | Bölmə 2.3 |
| Tezlik analizi | Təzyiq məlumatları Cp ilə ölçüsüzləşdirildi və FFT istifadə edilərək tezlik sahəsinə çevrildi. | Bölmə 3.4 |
Turbin səmərəliliyi necə müəyyən edilmişdir?
Tədqiqatda turbin səmərəliliyi aşağıdakı əlaqə ilə müəyyən edilmişdir:
\[ \eta = \frac{P}{\rho g H Q} \]
Burada η turbin səmərəliliyini, P mil çıxış gücünü, ρ maye sıxlığını, g cazibə sürətlənməsini, H basqını və Q sərfi ifadə edir.
Mil gücü isə:
\[ P = \frac{2\pi nT}{60} \]
şəklində verilmişdir. Burada n runner fırlanma sürətini, T isə runner fırlanma momentidir.
Tüberküllərin səmərəlilik üzərindəki bədəli nədir?
Tüberküllər təzyiq pulsasiyasını azaldarkən kiçik, lakin sıfır olmayan hidravlik səmərəlilik itkisi yaratmışdır. Tədqiqatda geniş yük diapazonunda səmərəlilik itkisinin %0,19 ilə %1,45 arasında dəyişdiyi bildirilir. Ən böyük itki 28% Pr aşağı yük nöqtəsində, ən kiçik təsir isə 100% Pr nominal şəraitə yaxın görülmüşdür.
28% və 40% Pr aşağı yük nöqtələrində PB konfiqurasiyası səmərəlilik baxımından PA-dan daha əlverişlidir. Buna qarşılıq ümumi təzyiq pulsasiyası və axın sabitliyi qiymətləndirməsində tədqiqatçılar PA-nı üstün tuturlar. Bu fərq vacibdir: tədqiqatın optimallaşdırma hədəfi yalnız maksimum səmərəlilik deyil, geniş yük diapazonunda sabit iş və təzyiq pulsasiyalarının azaldılmasıdır.
Qanad təzyiq paylanması niyə dəyişir?
Aşağı yükdə əsas və ayırıcı qanadların ön kənarı ilə arxa kənarı arasında nəzərəçarpacaq təzyiq qradientləri yaranır. Tədqiqatçılar tüberküllərin xüsusilə qanadların arxa kənarına yaxın sorma səthində təzyiqi dəyişdirdiyini və bu dəyişimin qanadların mənfi iş davranışını artırdığını bildirirlər.
Tüberküllərin çevrəvi yerləşməsi sıxlaşdıqca bu təsir aşağı yükdə daha aydın olmuşdur. Lakin nominal yükdə eyni meyl bütün konfiqurasiyalarda qorunmur; buna görə tüberküllərin qanad yüklənməsinə təsiri iş nöqtəsindən asılıdır.
Burulğan strukturları necə müəyyən edilmişdir?
Runner və sorucu borudakı burulğan bölgələrinin müəyyən edilməsində Q-kriterindən istifadə edilmişdir:
\[ Q=\frac{1}{2}\left(\lVert\Omega\rVert^2-\lVert S\rVert^2\right) \]
Burada S sürət qradientinin simmetrik deformasiya sürəti tensorunu, Ω isə antisimmetrik fırlanma tensorunu təmsil edir. Müsbət Q bölgələri fırlanma təsirinin deformasiya təsirinə üstün gəldiyi burulğan strukturlarının aşkarlanmasında istifadə olunur.
Aşağı yükdə runner qanad keçidlərində iri burulğan strukturları yaranmış və onların sorma səthinin giriş bölgəsindən başlayaraq qanad açıqlığı boyunca inkişaf etdiyi görülmüşdür. Nominal yükə yaxınlaşdıqca daha uyğun giriş bucağı səbəbilə bu strukturların miqyası kiçilmişdir.
Tüberküllərin runner daxilindəki mövcud qanad burulğanlarını nəzərəçarpacaq dərəcədə aradan qaldırmadığı, hətta aşağı yükdə alt halqaya yaxın bəzi burulğan strukturlarını cüzi gücləndirə bildiyi görülür. Buna qarşılıq sorucu boruda, xüsusilə giriş divarına yaxın iri miqyaslı burulğanlarda nəzərəçarpacaq dəyişiklik yaranmışdır.
Sorucu borudakı burulğanlar necə dəyişmişdir?
Prototip PT modelində aşağı yük zamanı iri miqyaslı burulğanlar sorucu boru giriş divarı ətrafında cəmləşir. Tüberkül əlavə edilməsi bu divar burulğanlarını boğarkən tüberkül arxasında yeni sütunvari burulğanlar yaratmışdır. Tədqiqatçılar bu yeni strukturların burulğan intensivliyinin daha aşağı olduğunu bildirirlər.
Bu nəticə tüberküllərin axını tamamilə burulğansız etmədiyini göstərir. Həndəsə yüksək intensivlikli iri strukturları daha aşağı intensivlikli fərqli axın strukturları ilə əvəz edir. Buna görə tədqiqat mexanizmi “burulğanları tamamilə yox etmək” kimi deyil, burulğan strukturunun və enerjisinin yenidən təşkil olunması kimi şərh edilməlidir.
Sürət sahəsindəki dəyişiklik niyə vacibdir?
Aşağı yükdə runner çıxışındakı çevrəvi sürət komponenti böyükdür və sorucu boru girişindəki güclü fırlanan axınla əlaqəlidir. Tüberküllü modellər divara yaxın çevrəvi sürəti azaltmışdır. PA düzülüşündə bu azalma 28% Pr şəraitində təxminən %79, 40% Pr şəraitində təxminən %92 olaraq bildirilmişdir.
28% Pr şəraitində zamandan asılı mütləq sürət analizində PA-nın divara yaxın bölgədə 0,3D mövqeyində təxminən %97,59, 0,5D mövqeyində təxminən %94,11 azalma təmin etdiyi bildirilmişdir. Bu faizlər sürət böyüklüyünə aiddir və aşağıda verilən təzyiq pulsasiyası azalma faizləri ilə qarışdırılmamalıdır.
Nominal yükdə isə mənzərə daha mürəkkəbdir. Tüberküllər divar yaxınlığındakı sürəti azaldarkən mərkəz bölgədəki sürəti artıra bilər. Axın keçid sahəsinin tüberküllər səbəbilə qismən daralması bəzi mərkəz bölgələrdə yerli sürətin artmasına səbəb olmuşdur. Buna görə PA-nın aşağı yükdə üstün olan mexanizmi nominal yükdə tam eyni davranışı göstərmir.
Turbulent kinetik enerji nə göstərir?
Runner daxilində turbulent kinetik enerji paylanmalarında dörd konfiqurasiya arasındakı fərq aşağı yükdə məhduddur. Sorucu boruda isə tüberküllərin təsiri daha aydındır. Aşağı yükdə sorucu boru girişi ilə 0,3D arasında tüberküllər turbulent kinetik enerjinin paylanmasını əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir.
Tədqiqatın şərhinə görə tüberküllərin yaratdığı əlavə turbulent kinetik enerji itkisi, xüsusilə sorucu borunun düz konusvari hissəsində səmərəlilik azalmasının əsas səbəblərindən biridir. PB konfiqurasiyasının bəzi bölgələrdə daha aşağı turbulent kinetik enerji göstərməsi, PB-nin səmərəlilik baxımından daha üstün olmasını izah etmək üçün istifadə edilmişdir.
Təzyiq pulsasiyası əmsalı necə hesablanmışdır?
Bütün monitorinq nöqtələrindəki təzyiq dəyişiklikləri turbin basqısına görə normallaşdırılmış və təzyiq pulsasiyası əmsalı Cp istifadə edilmişdir:
\[ C_p(i)=\frac{p(i)-\bar{p}}{\rho gH} \]
Burada p(i) ani təzyiqi, \bar{p} orta təzyiqi, ρ sıxlığı, g cazibə sürətlənməsini və H turbin basqısını ifadə edir. Zaman sahəsindəki təzyiq siqnalları daha sonra sürətli Fourier çevrilməsi (FFT) ilə tezlik sahəsində araşdırılmışdır.
Ən mühüm təzyiq pulsasiyası nəticəsi nədir?
Tədqiqatda turbin daxilində ən böyük təzyiq pulsasiyası mənbəyi kimi rotor-stator qarşılıqlı təsiri önə çıxır. Sorucu boru girişində 13 fn komponenti ən nəzərəçarpan komponentlərdən biridir; 26 fn komponenti isə əsas və ayırıcı qanadların ümumi sayı ilə əlaqələndirilən daha kiçik bir komponent kimi müzakirə edilmişdir.
PA düzülüşü üçün sorucu boru girişindəki 13 fn komponentində iş nöqtəsindən asılı olaraq %12,55–%30,72, 26 fn komponentində isə %15,53–%62,24 azalma bildirilmişdir.
Sorucu borunun daha aşağı hissələrində bəzi divar monitorinq nöqtələrində daha böyük yerli azalmalar əldə edilmişdir. PA üçün 0,3D bölgəsindəki D6 nöqtəsində 28% Pr və 13 fn şəraitində Cp 0,216%-dan 0,024%-a düşmüş və təxminən %88,81 azalmışdır. 0,5D bölgəsindəki D7 nöqtəsində, 40% Pr və 4 fn komponentində Cp 0,133%-dan 0,008%-a düşmüş və təxminən %94,11 azalmışdır.
“PA ən yaxşıdır” ifadəsi hər ölçmə nöqtəsində keçərlidirmi?
Xeyr. PA-nın tədqiqatçılar tərəfindən ən yaxşı konfiqurasiya kimi seçilməsi bütün yük nöqtələri və monitorinq bölgələrindəki ümumi davranışa əsaslanır. Bəzi ayrı-ayrı şəraitlərdə PB və ya PC daha böyük yerli azalma təmin edir.
Məsələn, 28% Pr şəraitində 0,3D-dəki D2 monitorinq nöqtəsində 13 fn üçün prototip Cp dəyəri 0,209%-dur. Eyni nöqtədə PA 0,026%, PB 0,016% və PC 0,042% vermişdir. Bu tək nöqtədə ən aşağı Cp PB-dədir. Buna baxmayaraq, PB-nin başqa monitorinq nöqtələrində Cp-ni ciddi şəkildə artırması səbəbilə tədqiqat ümumi geniş-yük tövsiyəsində PA-nı üstün tutur.
Verianla Live: Eyni nöqtədə tüberkül düzülüşlərinin Cp müqayisəsi
Cədvəl 4-də verilən 28% Pr, D2 və 13 fn şəraiti müqayisə edilir. Bütün dəyərlər eyni monitorinq nöqtəsinə, tezliyə və yük şəraitinə aiddir. Bu yerli müqayisə ümumi optimal seçimi əvəz etmir.
| Sorucu boru modeli | Cp (%) | PT-yə görə dəyişmə (%) | Meyar | Mənbə |
|---|---|---|---|---|
| PT | 0,209 | 0 | 28% Pr, D2, 13 fₙ | Cədvəl 4 |
| PA — 10° | 0,026 | -87,7489 | 28% Pr, D2, 13 fₙ | Cədvəl 4 |
| PB — 15° | 0,016 | -92,1792 | 28% Pr, D2, 13 fₙ | Cədvəl 4 |
| PC — 20° | 0,042 | -79,9660 | 28% Pr, D2, 13 fₙ | Cədvəl 4 |
Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr
- Araşdırılan ədədi modeldə sorucu boru divarına əlavə edilən tüberküllər təzyiq pulsasiyalarının paylanmasını əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər.
- PA düzülüşü geniş yük diapazonu üzrə ümumi qiymətləndirmədə ən uğurlu təzyiq pulsasiyası boğma konfiqurasiyası kimi müəyyən edilmişdir.
- Aşağı yükdə tüberküllər sorucu boru divarına yaxın çevrəvi sürəti və yüksək intensivlikli iri miqyaslı burulğanları azaldır.
- Tüberküllərin runner daxilindəki qanad burulğanlarına təsiri sorucu borudakı təsirlərinə nisbətən məhduddur.
- Təzyiq pulsasiyasındakı yaxşılaşma müəyyən hidravlik səmərəlilik itkisi ilə birlikdə baş verir.
- Müxtəlif tüberkül çevrəvi aralıqları eyni nöqtədə eyni nəticəni vermir və optimal həndəsə performans meyarına görə dəyişə bilər.
Tədqiqatın dəstəkləmədiyi nəticələr
- Tədqiqat tüberkül həndəsəsinin real hidroelektrik stansiyada eyni nisbətlərdə təzyiq pulsasiyasını azaldacağını sübut etmir.
- Simulyasiya nəticələri prototip turbində eksperimental vibrasiya, deformasiya və ya yorulma ömrü ölçümü deyil.
- Təzyiq pulsasiyasındakı azalmadan birbaşa müəyyən xidmət ömrü artımı hesablanmamışdır.
- Tədqiqat bütün Francis turbin həndəsələri üçün 10° PA düzülüşünün universal optimal olduğunu göstərmir.
- Kavitasiyanın ətraflı çoxfazalı inkişafı və tüberküllərin kavitasiya eroziyasına uzunmüddətli təsiri bu nəticələrlə birbaşa sübut edilməmişdir.
- Səmərəlilik itkisinin iqtisadi qarşılığı və ya stansiya səviyyəsində illik enerji istehsalına təsiri hesablanmamışdır.
Tədqiqatın Metodu və Nəticələri
Hesablama modeli və ədədi parametrlər
| Parametr | Tədqiqatda istifadə edilən dəyər/metod |
|---|---|
| İşçi basqı | 86 m |
| Nominal güc | 175 MW |
| Nominal sürət | 136,4 dövr/dəq |
| Runner diametri | 5,42 m |
| Əsas / ayırıcı qanad | 13 / 13 |
| İstiqamətləndirici / sabit qanad | 24 / 11 |
| Tüberkül düzülüşləri | PA 10°, PB 15°, PC 20° |
| Tüberkül hündürlüyü | 0,067D |
| Birinci sıra mövqeyi | Sorucu boru girişindən 0,04D |
| Sıralar arasındakı oxboyu məsafə | 0,07D |
| Seçilmiş şəbəkə | 47,55 milyon hüceyrə |
| Təzyiq-sürət əlaqələndirilməsi | SIMPLEC |
| Fırlanan sahə yanaşması | MRF |
| Zaman addımı | 0,001 s |
| İterasiya / zaman addımı | 15 |
| Ümumi hesablama | 12 runner dövrü = 5,28 s |
| Analizdən çıxarılan başlanğıc | İlk 3 runner dövrü |
| Burulğan analizi | Q-kriteri |
| Tezlik analizi | FFT |
PA konfiqurasiyasının önə çıxan təzyiq pulsasiyası nəticələri
| Bölgə | Şərait / komponent | PA üçün bildirilən azalma | Şərh sərhədi |
|---|---|---|---|
| Runner daxilində | Araşdırılan PA nöqtələri içində maksimum azalma | %15,81-ə qədər | Bütün runner nöqtələrinin hər birində eyni azalma yoxdur |
| Sorucu boru girişi | 13 fₙ | %30,72-yə qədər | Yükə və monitorinq nöqtəsinə bağlıdır |
| Sorucu boru girişi | 26 fₙ | %62,24-ə qədər | Yükə və monitorinq nöqtəsinə bağlıdır |
| 0,3D — D6 | 28% Pr, 13 fₙ | %88,81 | Müəyyən tək bir divar monitorinq nöqtəsidir |
| 0,5D — D7 | 40% Pr, 4 fₙ | %94,11 | Müəyyən tək bir divar monitorinq nöqtəsidir |
| 1D — D9 | 28% Pr, 0,22 fₙ | %76,43 | Müəyyən tək bir monitorinq nöqtəsidir |
Bu dəyərlər eyni təcrübə şəraitinin müxtəlif mövqelərindəki vahid davamlı ölçmə sırası deyil. Müxtəlif yüklər, tezlik komponentləri və monitorinq nöqtələri söz konusu olduğuna görə faizlər vahid ümumi qrafik əyrisi kimi şərh edilməməlidir.
Yerli yaxşılaşma ilə ümumi optimal arasındakı fərq
Cədvəl 3-də runner daxilindəki bəzi ayrı-ayrı ölçmələrdə PC-nin %88,21-ə qədər azalma təmin etdiyi görünür. Eyni şəkildə Cədvəl 4-də 28% Pr, D2 və 13 fn şəraitində PB təxminən %92,18 azalma təmin edir. Buna qarşılıq PB bəzi mərkəz və daha aşağı monitorinq nöqtələrində Cp-ni çox böyük nisbətlərdə artıra bilər; məsələn, tədqiqatın cədvəllərində müəyyən iş nöqtələrində yüzlərlə faiz artım bildirilmişdir.
Buna görə tədqiqatçıların PA-nı seçmə səbəbi tək bir ən yüksək azalma dəyəri deyil, daha geniş yük və mövqe toplusunda pulsasiyaları əsasən azaltması və bəzi nöqtələri ciddi şəkildə pisləşdirməməsi yanaşmasıdır.
Mənbədəki terminologiya və tezlik aidiyyəti uyğunsuzluğu
Mənbənin müxtəlif bölmələrində ayırıcı qanad üçün həm “spitter blade”, həm də “splitter blade” yazılışı mövcuddur. Texniki məna dəyişməsin deyə burada Azərbaycan dilində “ayırıcı qanad” qarşılığı istifadə edilmişdir; mənbədəki yazılış fərqi səssizcə yox sayılmır.
Bundan əlavə, təzyiq pulsasiyası bölməsində 13 fn komponentinin əsas qanadların rotor-stator təsiri ilə yarandığı izah edilərkən nəticələr bölməsində 13 fn-in ayırıcı qanadların sayına uyğun gəldiyi bildirilir. Modeldə həm əsas, həm də ayırıcı qanadların sayı 13 olduğuna görə ədədi tezlik uyğunluğu dəyişmir; lakin mexanizmin hansı qanad qrupuna aid edildiyi baxımından mənbə mətni tam uyğun deyil.
Tədqiqatın güclü tərəfləri
- Tam üçölçülü və geniş əhatəli turbin axın sahəsinin modelləşdirilməsi.
- 47,55 milyon hüceyrəyə çatan şəbəkə quruluşu üçün şəbəkədən asılı olmama yoxlamasının aparılması.
- Səmərəlilik, fırlanma momenti və sərflə yanaşı qanad təzyiqi, burulğan, sürət, turbulent kinetik enerji və təzyiq spektrlərinin birlikdə qiymətləndirilməsi.
- Üç müxtəlif tüberkül sıxlığının eyni prototip həndəsəyə qarşı müqayisə edilməsi.
- Təzyiq pulsasiyalarının yalnız ümumi amplitudla deyil, müxtəlif tezlik komponentləri və çoxsaylı monitorinq nöqtələri üzrə araşdırılması.
- Axın sabitliyindəki yaxşılaşmanın səmərəlilik bədəlının ayrıca görünən şəkildə bildirilməsi.
Əsas məhdudiyyətlər
Tədqiqatın ən mühüm məhdudiyyəti nəticələrin ədədi simulyasiyaya əsaslanmasıdır. Araşdırılan tüberkül düzülüşünün fiziki model sınağı və ya tammiqyaslı turbin sahə ölçməsi ilə birbaşa doğrulandığı göstərilməmişdir. Buna görə hesablanan Cp azalmaları real stansiya istismarında eyni böyüklükdə baş verəcək dəqiq performans dəyərləri kimi istifadə edilə bilməz.
Bundan əlavə, nəticələr müəyyən bir 175 MW, 86 m basqılı Francis turbini və müəyyən runner/sorucu boru həndəsəsi üçün əldə edilmişdir. Həndəsi miqyas, xüsusi sürət, sorucu boru forması, istiqamətləndirici qanad açıqlığı, kavitasiya şəraiti və istismar xüsusiyyətləri dəyişdikdə optimal tüberkül aralığının dəyişməsi mümkündür; tədqiqat başqa turbinlərə universal həndəsə ötürülməsi etmir.
Tüberküllər təzyiq pulsasiyasını azaldarkən səmərəliliyi müəyyən qədər aşağı salır. Buna görə metodun real mühəndislik dəyəri yalnız maksimum Cp azalması ilə deyil, səmərəlilik itkisi, struktur yüklər, istehsal, kavitasiya davranışı və uzunmüddətli istismar etibarlılığı birlikdə qiymətləndirilməklə müəyyən edilməlidir.
Mənbə və Metod Qeydi
Tam orijinal tədqiqat adı: Enhancing Pressure Pulsation Suppression of Wide-Load Operation for a Low-Head Francis Turbine with Tubercles Installed on Draft Tube
Müəlliflər: Lei Tang; Xiu Wang; Xiaowen Huang; Tianyi Shi; Rui Zhao; Wen-Quan Wang.
Müəllif sırası: Yuxarıdakı sıra yüklənmiş mənbədə verildiyi şəkildə qorunmuşdur.
Bərabər töhfə/bərabər birinci müəlliflik: Yüklənmiş versiyada bərabər töhfə və ya bərabər birinci müəlliflik bəyanı yoxdur.
Məsul müəllif: Wen-Quan Wang.
Məsul müəllifin e-poçt ünvanı: wqwangkm@126.com
Qurum: State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, College of Water Resource & Hydropower, Sichuan University, Chengdu 610065, China.
Araşdırılan mənbə növü: Ədədi/hesablama maye dinamikasına əsaslanan tədqiqat preprinti.
Araşdırılan versiyanın rəyçi qiymətləndirməsi statusu: Bu tədqiqat rəyçi qiymətləndirməsindən keçməmiş preprint versiyasıdır; nəticələr bu nəşr mərhələsi nəzərə alınaraq qiymətləndirilməlidir.
Preprint platforması: SSRN.
SSRN qeydiyyat nömrəsi: 6934161.
Preprint rəsmi keçidi:SSRN 6934161
Preprint DOI: Yüklənmiş versiyada DOI məlumatı yoxdur; buna görə preprint DOI-si mənbə mətninə əsaslanmadan əlavə edilməmişdir.
Daha sonrakı rəyçi qiymətləndirməsindən keçmiş versiya: Biblioqrafik yoxlamada eyni başlıqlı tədqiqatın Energy jurnalında dərc olunmuş versiyası müəyyən edilmişdir.
Rəyçi qiymətləndirməsindən keçmiş versiyanın DOI-si: 10.1016/j.energy.2026.142141.
Jurnal: Energy.
Nəşriyyat: Elsevier.
Rəyçi qiymətləndirməsindən keçmiş versiyanın onlayn dərc tarixi: 2 Avqust 2026.
Rəyçi qiymətləndirməsindən keçmiş versiyanın rəsmi keçidi:10.1016/j.energy.2026.142141
Versiyaların ayrılması: Bu Verianla açıqlamasındakı elmi metod, formullar və ədədi nəticələr yüklənmiş SSRN preprint versiyasına əsaslanır. Rəyçi qiymətləndirməsindən keçmiş versiyanın tam mətni bu məzmun hazırlanarkən əsas elmi mənbə kimi istifadə edilməmiş və iki versiyanın elmi məlumatları səssizcə birləşdirilməmişdir.
Maliyyələşdirmə: Tədqiqat National Major Science and Technology Projects of China çərçivəsində Grant No. 2024ZD0801800 dəstəyini bildirir.
Maraq toqquşması: Yüklənmiş versiyada ayrıca maraq toqquşması bəyanı müəyyən edilməmişdir.
Məlumatların əlçatanlığı: Yüklənmiş versiyada ayrıca məlumatların əlçatanlığı bəyanı yoxdur.
CRediT/müəllif töhfələri: Yüklənmiş versiyada ətraflı CRediT töhfə cədvəli yoxdur.
Lisenziya: Araşdırılan versiyada açıq Creative Commons və ya ekvivalent təkrar istifadə lisenziyası müəyyən edilməmişdir. Buna görə mənbə şəkilləri burada birbaşa kopyalanmamış, ədədi nəticələr görünən HTML cədvəlləri ilə izah edilmişdir.
Elmi metod sərhədi: Tədqiqat fiziki prototip və ya sahə təcrübəsindən daha çox üçölçülü ədədi simulyasiyaya əsaslanır. Buna görə təzyiq pulsasiyası, sürət və burulğan azalması dəyərləri araşdırılan hesablama modelinin nəticələridir və real stansiya turbinində dəqiq performans zəmanəti kimi şərh edilməməlidir.
Mənbədaxili uyğunsuzluq qeydi: Mətndə “spitter” və “splitter” yazılışları birlikdə istifadə olunur. Bundan əlavə, 13 fₙ dominant tezliyinin hansı qanad qrupuna aid edildiyi nəticələr bölməsi ilə təzyiq pulsasiyası izahı arasında fərqli ifadə edilmişdir. Hər iki qanad qrupunda da 13 qanad olduğuna görə tezlik sayı dəyişmir, lakin fiziki izah baxımından bu qeyri-müəyyənlik qorunmuşdur.
Məzmun prinsipi: Məqalədəki elmi nəticələr yalnız araşdırılan tədqiqata əsaslanır. Xarici mənbə yalnız tədqiqat kimliyinin və daha sonrakı Energy nəşrinin biblioqrafik yoxlanması üçün istifadə edilmiş; əsas elmi izaha başqa tədqiqatlardan yeni nəticə əlavə edilməmişdir.

Şərh yazın
E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib