
Изилдөө төмөн напорлуу Francis турбинасы кең жүк диапазонунда иштегенде пайда болгон басым пульсацияларын соргуч түтүктүн дубалына жайгаштырылган туберкул түрүндөгү дөңсөөлөр менен азайтууга болор-болбосун үч өлчөмдүү эсептөөчү суюктуктар динамикасынын эсептөөлөрү аркылуу карайт. 86 m иштөөчү напорго ээ, 13 негизги жана 13 бөлүүчү калактуу, 175 MW номиналдык кубаттагы турбина моделинде түз соргуч түтүк PT менен 10°, 15° жана 20° айланма жайгашуусу бар PA, PB жана PC туберкул схемалары салыштырылган. Кең жүк диапазону боюнча жалпы баалоодо PA схемасы басым пульсациясын басаңдатуу үчүн эң ылайыктуу түзүлүш деп аныкталган; PA үчүн runner ичиндеги басым пульсациясынын коэффициентинде %15,81ге чейин, соргуч түтүктүн киришиндеги 13 fn жана 26 fn компоненттеринде тиешелүүлүгүнө жараша %30,72 жана %62,24кө чейин, андан төмөн жайгашкан айрым өлчөө чекиттеринде болсо %88,81 жана %94,11ге чейинки азайуулар билдирилген. Мунун ордуна туберкулдар турбинанын натыйжалуулугунда иштөө чекитине жараша %0,19–%1,45 аралыгында жоготуу жараткан. Натыйжалардын баары сандык моделге негизделет; изилдөө туберкулдардын чыныгы турбинада эксперименттик же талаа масштабында ырасталганын көрсөтпөйт.
Эсептөөлөр туберкулдардын негизги таасири runner ичиндеги калак куюндарын жок кылуу эмес, соргуч түтүктүн өзгөчө дубалга жакын бөлүгүндөгү агым түзүлүшүн өзгөртүү экенин көрсөтөт. Төмөн жүктө PA схемасы айланма ылдамдык компонентин азайтып, ири масштабдуу дубал куюндарын алсыраткан жана агымдын ажырашын чектеген. Ошол эле учурда туберкулдардын артында жаңы мамыча сымал куюндар пайда болушу мүмкүн; изилдөөчүлөр алардын куюн интенсивдүүлүгү төмөн экенин белгилешет.
Түркиядагы гидроэлектр станциялары үчүн бул изилдөө өзгөрмө кайра жаралуучу энергия өндүрүүнүн тармакта өсүшү менен гидротурбиналарды кеңири жүк диапазондорунда жөнгө салуучу каражат катары колдонуу контекстинде техникалык жактан кызыктуу. Бирок каралган турбина геометриясы, 86 m напор, runner дизайны жана соргуч түтүктүн өлчөмдөрү белгилүү бир моделге таандык. Ушул эле туберкул геометриясын Түркиядагы учурдагы Francis турбиналарына түздөн-түз колдонуу үчүн станция жана турбинага мүнөздүү CFD текшерүүсү, модель же прототип эксперименттери, кавитация анализи, конструкциялык титирөөнү баалоо жана узак мөөнөттүү эксплуатациялык текшерүү талап кылынат.
Изилдөөнүн негизги маселеси эмнеде?
Francis турбиналары долбоордук чекиттен алыс жүктөрдө иштетилгенде runner жана соргуч түтүк ичиндеги айланма агым түзүлүштөрү өзгөрүшү мүмкүн. Айрыкча жарым-жартылай жүк шарттарында пайда болгон куюндар төмөн жыштыктагы басым пульсацияларына, титирөөгө жана өзгөрмө механикалык жүктөмдөргө салым кошушу мүмкүн. Изилдөөнүн негизги суроосу — бул гидродинамикалык туруксуздуктарды соргуч түтүккө жайгаштырылган пассивдүү геометриялык дөңсөөлөр менен азайтууга болобу.
Изилдөө бул маселени соргуч түтүктү гана өзгөртүү менен эмес, 13 негизги калак жана 13 бөлүүчү калактан турган атайын runner геометриясы менен бирге карайт. Изилдөөчүлөр адабиятта бөлүүчү калактар жана соргуч түтүккө кошулган оюк, канатча же окшош агым жөнгө салгычтары өз-өзүнчө изилденгенине карабастан, төмөн напорлуу Francis турбинасында бөлүүчү калактуу runner менен дубал туберкулдарынын кең жүк диапазонундагы биргелешкен таасири жетиштүү изилденбегенин белгилешет.
Турбина жана туберкул геометриясы кантип түзүлгөн?
Толук үч өлчөмдүү эсептөө аймагы үстүңкү түтүктү, спиралдык корпусту, 11 туруктуу калакты, 24 жөнгө салынуучу багыттоочу калакты, runnerди, соргуч түтүктү жана төмөнкү агым каналын камтыйт. Runner кириш диаметри 5,42 m, номиналдык кубат 175 MW жана номиналдык айлануу ылдамдыгы 136,4 айл/мин деп берилген. Runnerде 13 негизги калак жана 13 бөлүүчү калак бар.
| Модель параметри | Маани |
|---|---|
| Runner кириш диаметри | 5,42 m |
| Негизги калактардын саны | 13 |
| Бөлүүчү калактардын саны | 13 |
| Жөнгө салынуучу багыттоочу калактардын саны | 24 |
| Туруктуу калактардын саны | 11 |
| Номиналдык кубат | 175 MW |
| Номиналдык ылдамдык | 136,4 айл/мин |
| Каралган напор | 86 m |
Прототип соргуч түтүк PT деп аталган. Үч туберкулдуу моделде айланма бурч PA үчүн 10°, PB үчүн 15° жана PC үчүн 20°. Туберкулдар октук багытта үч катар болуп жайгаштырылган. Биринчи катар соргуч түтүктүн киришинен 0,04D төмөндө, удаалаш катарлардын аралыгы 0,07D. Туберкул бийиктиги соргуч түтүктүн кириш диаметри Dнин %6,7сине барабар.
Бул жерде 10° PA схемасы кичирээк айланма аралыкка байланыштуу тыгызыраак жайгашууну билдирет. Изилдөөчүлөрдүн кең иш диапазону боюнча жалпы баалоосунда басым пульсациясын эң ийгиликтүү басаңдатуу ушул схема менен алынган.
Сандык тордун ишенимдүүлүгү кантип текшерилген?
Эсептөө аймагында гексагоналдык да, тетраэдрдик да элементтер колдонулган. Беш түрдүү тор тыгыздыгы 40% Pr шартында натыйжалуулук жана момент боюнча салыштырылган; уячалардын саны 47,55 миллионго жеткенде бул чоңдуктар олуттуу өзгөрбөгөндүктөн кийинки эсептөөлөр ушул тор менен жүргүзүлгөн. Runner аймагы болжол менен 28,28 миллион уяча менен жалпы тордун эң чоң бөлүгүн түзөт. Соргуч түтүктө болжол менен 3,97 миллион уяча колдонулган.
Дубалга жакын чечимдин тактыгын баалоодо өлчөмсүз y+ бөлүштүрүүлөрү да каралган. Изилдөөдөгү тордон көз карандысыздык ыкмасы өтө чоң эсептөө аймагына карабастан чечим жалгыз орой тор түзүлүшүнө гана таянбаганын көрсөтүүсү менен күчтүү жактардын бири болуп саналат.
Убакытка көз каранды CFD чечими кантип жүргүзүлгөн?
Убакытка көз каранды эсептөөлөр стационардык чечимдин жыйынтыктарынан башталган. Runner айлануучу шилтеме системасына, башка компоненттер туруктуу шилтеме системасына дайындалып, multiple reference frame (MRF) ыкмасы колдонулган. Басым-ылдамдык байланыштыруусу үчүн SIMPLEC алгоритми тандалган.
Градиент эсептөөсүндө эң кичине квадраттар ыкмасы; импульс мүчөлөрүндө bounded central difference; турбуленттик кинетикалык энергия жана өзгөчө диссипация катышында экинчи тартиптеги upwind дискреттештирүү колдонулганы билдирилет. Убакыт кадамы 0,001 секунд жана ар бир убакыт кадамында 15 итерация аткарылган.
Жалпы убакытка көз каранды эсептөө 12 runner айлануусу же 5,28 секунд уланган. Баштапкы өткөөл процесстер жыйынтыктарга таасир этпеши үчүн алгачкы үч айланууга тиешелүү басым маалыматтары кийинки анализдерге киргизилген эмес.
Verianla Live: Сандык анализ чынжыры
Бул процесс изилдөөдө ачык берилген CFD жана басым пульсациясын анализдөө кадамдарын гана көрсөтөт.
| Баскыч | Түшүндүрмө | Булак |
|---|---|---|
| Геометриялык модель | 13 негизги + 13 бөлүүчү калактуу runner жана PT, PA, PB, PC соргуч түтүк конфигурациялары түзүлдү. | Бөлүм 2.1; Сүрөт 1–2 |
| Тордон көз карандысыздык | Беш тор деңгээли салыштырылды; кийинки анализдерде 47,55 миллион уячалуу тор колдонулду. | Бөлүм 2.2; Сүрөт 3–5 |
| Стационардык баштапкы чечим | Убакытка көз каранды эсептөөлөр стационардык чечимдин жыйынтыктарынан башталды. | Бөлүм 2.3 |
| Убакытка көз каранды чечим | 0,001 s убакыт кадамы жана ар бир убакыт кадамына 15 итерация колдонулду. | Бөлүм 2.3 |
| Мониторинг | Runner калак каналдарындагы жана соргуч түтүктөгү басым өзгөрүүлөрү 12 айлануу бою көзөмөлдөндү. | Бөлүм 2.3; Сүрөт 6 |
| Өткөөл маалыматтарды алып салуу | Алгачкы үч runner айлануусуна тиешелүү маалыматтар анализден чыгарылды. | Бөлүм 2.3 |
| Жыштык анализи | Басым маалыматтары Cp менен өлчөмсүздөндүрүлүп, FFT аркылуу жыштык аймагына өткөрүлдү. | Бөлүм 3.4 |
Турбинанын натыйжалуулугу кантип аныкталган?
Изилдөөдө турбинанын натыйжалуулугу төмөнкү байланыш менен аныкталган:
\[ \eta = \frac{P}{\rho g H Q} \]
Бул жерде η турбинанын натыйжалуулугун, P валдын чыгыш кубатын, ρ суюктуктун тыгыздыгын, g эркин түшүү ылдамдануусун, H напорду жана Q сарптоону билдирет.
Валдын кубаты болсо:
\[ P = \frac{2\pi nT}{60} \]
түрүндө берилген. Бул жерде n runner айлануу ылдамдыгын, T болсо runner моментин билдирет.
Туберкулдардын натыйжалуулукка баасы кандай?
Туберкулдар басым пульсациясын азайтуу менен бирге кичине, бирок нөлгө тең эмес гидравликалык натыйжалуулук жоготуусун жараткан. Изилдөөдө кең жүк диапазонунда натыйжалуулук жоготуусу %0,19дан %1,45ке чейин өзгөргөнү билдирилет. Эң чоң жоготуу 28% Pr төмөн жүк чекитинде, эң кичине таасир 100% Pr номиналдык шартка жакын жерде байкалган.
28% жана 40% Pr төмөн жүк чекиттеринде PB конфигурациясы натыйжалуулук боюнча PAга караганда артыкчылыктуу. Бирок жалпы басым пульсациясы жана агым туруктуулугу боюнча баалоодо изилдөөчүлөр PAны тандашат. Бул айырма маанилүү: изилдөөнүн оптималдаштыруу максаты максималдуу натыйжалуулук гана эмес, кең жүк диапазонунда туруктуу иш жана басым пульсацияларын азайтуу.
Калактагы басым бөлүштүрүүсү эмне үчүн өзгөрөт?
Төмөн жүктө негизги жана бөлүүчү калактардын алдыңкы кырлары менен арткы кырларынын ортосунда байкаларлык басым градиенттери пайда болот. Изилдөөчүлөр туберкулдар айрыкча калактардын арткы кырына жакын соруу бетиндеги басымды өзгөртүп, бул өзгөрүү калактардын терс иш жүрүмүн күчөтөрүн билдиришет.
Туберкулдардын айланма жайгашуусу тыгыздаган сайын бул таасир төмөн жүктө дагы даана болуп калат. Бирок номиналдык жүктө бирдей тенденция бардык конфигурацияларда сакталбайт; демек, туберкулдардын калак жүктөлүшүнө таасири иштөө чекитине көз каранды.
Куюн түзүлүштөрү кантип аныкталган?
Runner жана соргуч түтүктөгү куюн аймактарын аныктоодо Q-критерий колдонулган:
\[ Q=\frac{1}{2}\left(\lVert\Omega\rVert^2-\lVert S\rVert^2\right) \]
Бул жерде S ылдамдык градиентинин симметриялуу деформация ылдамдыгы тензорун, Ω болсо антисимметриялуу айлануу тензорун билдирет. Оң Q аймактары айлануу таасири деформация таасиринен үстөм болгон куюн түзүлүштөрүн аныктоо үчүн колдонулат.
Төмөн жүктө runner калак каналдарында ири куюн түзүлүштөрү пайда болуп, алардын соруу бетинин кириш бөлүгүнөн баштап калак бийиктиги боюнча өнүккөнү байкалган. Номиналдык жүккө жакындаганда кирүү бурчу ылайыктуураак болгондуктан бул түзүлүштөрдүн масштабы кичирейген.
Туберкулдар runner ичиндеги учурдагы калак куюндарын олуттуу түрдө жок кылбаганы, ал тургай төмөн жүктө төмөнкү шакекке жакын айрым куюн түзүлүштөрүн бир аз күчөтүшү мүмкүн экени көрүнөт. Бирок соргуч түтүктө, айрыкча кириш дубалына жакын ири масштабдуу куюндарда байкаларлык өзгөрүү болгон.
Соргуч түтүктөгү куюндар кантип өзгөргөн?
Прототип PT моделинде төмөн жүк учурунда ири масштабдуу куюндар соргуч түтүктүн кириш дубалынын айланасында топтолот. Туберкул кошуу бул дубал куюндарын басаңдатып, ошол эле учурда туберкулдардын артында жаңы мамыча сымал куюндарды түзгөн. Изилдөөчүлөр бул жаңы түзүлүштөрдүн куюн интенсивдүүлүгү төмөн экенин билдиришет.
Бул натыйжа туберкулдар агымды толугу менен куюнсуз кылбаганын көрсөтөт. Геометрия жогорку интенсивдүүлүктөгү ири түзүлүштөрдү төмөн интенсивдүүлүктөгү башка агым түзүлүштөрү менен алмаштырат. Ошондуктан изилдөөнүн механизми “куюндарды толугу менен жок кылуу” эмес, куюн түзүлүшүн жана энергиясын кайра уюштуруу катары түшүндүрүлүшү керек.
Ылдамдык талаасындагы өзгөрүү эмне үчүн маанилүү?
Төмөн жүктө runner чыгышындагы айланма ылдамдык компоненти чоң жана соргуч түтүктүн киришиндеги күчтүү айланма агым менен байланышкан. Туберкулдуу моделдер дубалга жакын айланма ылдамдыкты азайткан. PA схемасында бул азайуу 28% Pr шартында болжол менен %79, 40% Pr шартында болжол менен %92 деп билдирилген.
28% Pr шартындагы убакытка көз каранды абсолюттук ылдамдык анализинде PA дубалга жакын аймакта 0,3D позициясында болжол менен %97,59, 0,5D позициясында болжол менен %94,11 азайууну камсыз кылганы айтылган. Бул пайыздар ылдамдыктын чоңдугуна тиешелүү жана төмөндө берилген басым пульсациясынын азайуу пайыздары менен чаташтырылбашы керек.
Номиналдык жүктө көрүнүш татаалыраак. Туберкулдар дубалга жакын ылдамдыкты азайтып жатып, борбордук аймактагы ылдамдыкты көбөйтүшү мүмкүн. Туберкулдардан улам агым өтүүчү аянттын жарым-жартылай тарышы айрым борбордук аймактарда жергиликтүү ылдамдыктын өсүшүнө алып келген. Ошондуктан PAнын төмөн жүктө артыкчылыктуу механизми номиналдык жүктө дал ошондой жүрүмдү көрсөтпөйт.
Турбуленттик кинетикалык энергия эмнени көрсөтөт?
Runner ичиндеги турбуленттик кинетикалык энергия бөлүштүрүүлөрүндө төрт конфигурациянын айырмасы төмөн жүктө чектелүү. Соргуч түтүктө болсо туберкулдардын таасири айкын. Төмөн жүктө соргуч түтүктүн кириши менен 0,3D аралыгында туберкулдар турбуленттик кинетикалык энергиянын бөлүштүрүлүшүн олуттуу өзгөртөт.
Изилдөөнүн түшүндүрмөсүнө ылайык, туберкулдар жараткан кошумча турбуленттик кинетикалык энергия жоготуусу, айрыкча соргуч түтүктүн түз конус бөлүгүндө натыйжалуулуктун төмөндөшүнүн негизги себептеринин бири. PB конфигурациясынын айрым аймактарда төмөнүрөөк турбуленттик кинетикалык энергия көрсөтүшү PBнын натыйжалуулук боюнча артык болушун түшүндүрүү үчүн колдонулган.
Басым пульсациясынын коэффициенти кантип эсептелген?
Бардык мониторинг чекиттериндеги басым өзгөрүүлөрү турбинанын напоруна карата нормалдаштырылып, басым пульсациясынын коэффициенти Cp колдонулган:
\[ C_p(i)=\frac{p(i)-\bar{p}}{\rho gH} \]
Бул жерде p(i) көз ирмемдик басымды, \bar{p} орточо басымды, ρ тыгыздыкты, g эркин түшүү ылдамдануусун жана H турбинанын напорун билдирет. Убакыт аймагындагы басым сигналдары андан кийин тез Fourier өзгөртүүсү (FFT) менен жыштык аймагында талданган.
Эң маанилүү басым пульсациясынын жыйынтыгы кандай?
Изилдөөдө турбинанын ичиндеги эң чоң басым пульсациясынын булагы катары rotor-stator өз ара таасири алдыга чыгат. Соргуч түтүктүн киришинде 13 fn компоненти эң байкаларлык компоненттердин бири; 26 fn компоненти болсо негизги жана бөлүүчү калактардын жалпы саны менен байланышкан кичирээк компонент катары талкууланган.
PA схемасы үчүн соргуч түтүктүн киришиндеги 13 fn компонентинде иштөө чекитине жараша %12,55–%30,72, 26 fn компонентинде болсо %15,53–%62,24 азайуу билдирилген.
Соргуч түтүктүн төмөнүрөөк бөлүктөрүндөгү айрым дубал мониторинг чекиттеринде андан да чоң жергиликтүү азайуулар алынган. PA үчүн 0,3D аймагындагы D6 чекитинде 28% Pr жана 13 fn шартында Cp 0,216%дан 0,024%га түшүп, болжол менен %88,81 азайган. 0,5D аймагындагы D7 чекитинде, 40% Pr жана 4 fn компонентинде Cp 0,133%дан 0,008%га түшүп, болжол менен %94,11 азайган.
“PA эң жакшы” деген билдирүү ар бир өлчөө чекитинде туурабы?
Жок. PAнын изилдөөчүлөр тарабынан эң жакшы конфигурация катары тандалышы бардык жүк чекиттери жана мониторинг аймактарындагы жалпы жүрүмгө негизделген. Айрым өзүнчө шарттарда PB же PC чоңураак жергиликтүү азайууну камсыз кылат.
Мисалы, 28% Pr шартында 0,3Dдеги D2 мониторинг чекитинде 13 fn үчүн прототип Cp мааниси 0,209% түзөт. Ошол эле чекитте PA 0,026%, PB 0,016% жана PC 0,042% берген. Бул жалгыз чекитте эң төмөн Cp PBда. Бирок PB башка мониторинг чекиттеринде Cpни олуттуу көбөйткөндүктөн, изилдөө жалпы кең-жүк сунушунда PAны тандайт.
Verianla Live: Бир чекитте туберкул схемаларынын Cp салыштыруусу
Таблица 4тө берилген 28% Pr, D2 жана 13 fn шарты салыштырылат. Бардык маанилер бир эле мониторинг чекитине, жыштыкка жана жүк шартына тиешелүү. Бул жергиликтүү салыштыруу жалпы оптималдуу тандоонун ордун баспайт.
| Соргуч түтүк модели | Cp (%) | PTге карата өзгөрүү (%) | Критерий | Булак |
|---|---|---|---|---|
| PT | 0,209 | 0 | 28% Pr, D2, 13 fₙ | Таблица 4 |
| PA — 10° | 0,026 | -87,7489 | 28% Pr, D2, 13 fₙ | Таблица 4 |
| PB — 15° | 0,016 | -92,1792 | 28% Pr, D2, 13 fₙ | Таблица 4 |
| PC — 20° | 0,042 | -79,9660 | 28% Pr, D2, 13 fₙ | Таблица 4 |
Изилдөө колдогон жыйынтыктар
- Каралган сандык моделде соргуч түтүктүн дубалына кошулган туберкулдар басым пульсацияларынын бөлүштүрүлүшүн олуттуу өзгөртө алат.
- PA схемасы кең жүк диапазону боюнча жалпы баалоодо басым пульсациясын эң ийгиликтүү басаңдатуучу конфигурация катары аныкталган.
- Төмөн жүктө туберкулдар соргуч түтүктүн дубалына жакын айланма ылдамдыкты жана жогорку интенсивдүүлүктөгү ири масштабдуу куюндарды азайтат.
- Туберкулдардын runner ичиндеги калак куюндарына таасири соргуч түтүктөгү таасирине салыштырмалуу чектелүү.
- Басым пульсациясынын жакшырышы белгилүү бир гидравликалык натыйжалуулук жоготуусу менен коштолот.
- Ар кандай туберкул айланма аралыктары бир эле чекитте бирдей жыйынтык бербейт жана оптималдуу геометрия натыйжалуулук критерийине жараша өзгөрүшү мүмкүн.
Изилдөө колдобогон жыйынтыктар
- Изилдөө туберкул геометриясы чыныгы гидроэлектр станциясында басым пульсациясын ошол эле катыштарда азайтарын далилдебейт.
- Симуляция жыйынтыктары прототип турбинасындагы эксперименттик титирөө, деформация же чарчоо мөөнөтүнүн өлчөөсү эмес.
- Басым пульсациясынын азайышынан түздөн-түз белгилүү бир кызмат мөөнөтүнүн өсүшү эсептелген эмес.
- Изилдөө бардык Francis турбина геометриялары үчүн 10° PA схемасы универсалдуу оптималдуу экенин көрсөтпөйт.
- Кавитациянын деталдуу көп фазалуу өнүгүшү жана туберкулдардын кавитациялык эрозияга узак мөөнөттүү таасири бул жыйынтыктар менен түздөн-түз далилденген эмес.
- Натыйжалуулук жоготуусунун экономикалык эквиваленти же станция деңгээлиндеги жылдык энергия өндүрүүгө таасири эсептелген эмес.
Изилдөөнүн Методу жана Жыйынтыктары
Эсептөө модели жана сандык параметрлер
| Параметр | Изилдөөдө колдонулган маани/ыкма |
|---|---|
| Иштөөчү напор | 86 m |
| Номиналдык кубат | 175 MW |
| Номиналдык ылдамдык | 136,4 айл/мин |
| Runner диаметри | 5,42 m |
| Негизги / бөлүүчү калак | 13 / 13 |
| Багыттоочу / туруктуу калак | 24 / 11 |
| Туберкул схемалары | PA 10°, PB 15°, PC 20° |
| Туберкул бийиктиги | 0,067D |
| Биринчи катардын орду | Соргуч түтүктүн киришинен 0,04D |
| Катарлар аралык октук аралык | 0,07D |
| Тандалган тор | 47,55 миллион уяча |
| Басым-ылдамдык байланышы | SIMPLEC |
| Айлануучу аймак ыкмасы | MRF |
| Убакыт кадамы | 0,001 s |
| Итерация / убакыт кадамы | 15 |
| Жалпы эсептөө | 12 runner айлануусу = 5,28 s |
| Анализден чыгарылган башталыш | Алгачкы 3 runner айлануусу |
| Куюн анализи | Q-критерий |
| Жыштык анализи | FFT |
PA конфигурациясынын негизги басым пульсациясы жыйынтыктары
| Аймак | Шарт / компонент | PA үчүн билдирилген азайуу | Түшүндүрмө чеги |
|---|---|---|---|
| Runner ичинде | Каралган PA чекиттеринин ичиндеги максималдуу азайуу | %15,81ге чейин | Бардык runner чекиттеринин ар биринде бирдей азайуу жок |
| Соргуч түтүктүн кириши | 13 fₙ | %30,72ге чейин | Жүккө жана мониторинг чекитине көз каранды |
| Соргуч түтүктүн кириши | 26 fₙ | %62,24кө чейин | Жүккө жана мониторинг чекитине көз каранды |
| 0,3D — D6 | 28% Pr, 13 fₙ | %88,81 | Белгилүү бир гана дубал мониторинг чекити |
| 0,5D — D7 | 40% Pr, 4 fₙ | %94,11 | Белгилүү бир гана дубал мониторинг чекити |
| 1D — D9 | 28% Pr, 0,22 fₙ | %76,43 | Белгилүү бир гана мониторинг чекити |
Бул маанилер бир эле эксперименттик шарттын ар башка позицияларындагы бир үзгүлтүксүз өлчөө катарлары эмес. Ар кандай жүктөр, жыштык компоненттери жана мониторинг чекиттери бар болгондуктан, пайыздар бир жалпы график ийри сызыгы катары чечмеленбеши керек.
Жергиликтүү жакшыруу менен жалпы оптималдуунун айырмасы
Таблица 3тө runner ичиндеги айрым өзүнчө өлчөөлөрдө PC %88,21ге чейин азайуу камсыз кылганы көрүнөт. Ошол сыяктуу Таблица 4тө 28% Pr, D2 жана 13 fn шартында PB болжол менен %92,18 азайуу берет. Бирок PB айрым борбордук жана төмөнүрөөк мониторинг чекиттеринде Cpни өтө чоң катыштарда көбөйтө алат; мисалы, изилдөөнүн таблицаларында белгилүү иштөө чекиттеринде жүздөгөн пайыздык өсүштөр билдирилген.
Ошондуктан изилдөөчүлөрдүн PAны тандоо себеби жалгыз эң чоң азайуу мааниси эмес, кеңири жүк жана позиция топтомунда пульсацияларды көбүнчө азайтып, айрым чекиттерди олуттуу начарлатпаганында.
Булактагы терминология жана жыштыкка таандык кылуудагы дал келбестик
Булактын ар кайсы бөлүмдөрүндө бөлүүчү калак үчүн “spitter blade” да, “splitter blade” да жазылышы колдонулган. Техникалык мааниси өзгөрбөшү үчүн бул жерде кыргызча “бөлүүчү калак” аталышы колдонулат; булактагы жазылыш айырмасы унчукпай жок кылынбайт.
Мындан тышкары, басым пульсациясы бөлүмүндө 13 fn компоненти негизги калактардын rotor-stator таасири менен пайда болору түшүндүрүлсө, жыйынтык бөлүмүндө 13 fnбөлүүчү калактардын санына туура келери айтылат. Моделде негизги да, бөлүүчү да калактардын саны 13 болгондуктан сандык жыштык дал келүүсү өзгөрбөйт; бирок механизм кайсы калак тобуна таандык кылынары боюнча булак тексти толук ырааттуу эмес.
Изилдөөнүн күчтүү жактары
- Толук үч өлчөмдүү жана кеңири турбина агым талаасынын моделдениши.
- 47,55 миллион уячага жеткен тор түзүлүшү үчүн тордон көз карандысыздык текшерүүсүнүн жүргүзүлүшү.
- Натыйжалуулук, момент жана сарптоодон тышкары калак басымы, куюн, ылдамдык, турбуленттик кинетикалык энергия жана басым спектрлеринин чогуу бааланышы.
- Үч түрдүү туберкул тыгыздыгынын бир эле прототип геометриясына салыштырылышы.
- Басым пульсацияларынын жалпы амплитуда менен гана эмес, ар кандай жыштык компоненттери жана көптөгөн мониторинг чекиттери боюнча изилдениши.
- Агым туруктуулугунун жакшырышы үчүн натыйжалуулуктагы баанын өзүнчө ачык көрсөтүлүшү.
Негизги чектөөлөр
Изилдөөнүн эң маанилүү чектөөсү — жыйынтыктардын сандык симуляцияга негизделиши. Каралган туберкул схемасы физикалык модель сыноосу же толук масштабдуу турбина талаа өлчөөсү менен түздөн-түз ырасталганы көрсөтүлгөн эмес. Ошондуктан эсептелген Cp азайуулары чыныгы станция эксплуатациясында дал ошондой чоңдукта боло турган так натыйжалуулук маанилери катары колдонулбашы керек.
Мындан тышкары, жыйынтыктар белгилүү бир 175 MW, 86 m напорлуу Francis турбинасы жана белгилүү runner/соргуч түтүк геометриясы үчүн алынган. Геометриялык масштаб, салыштырма ылдамдык, соргуч түтүк формасы, багыттоочу калактын ачылышы, кавитация шарттары жана эксплуатациялык мүнөздөмөлөр өзгөргөндө оптималдуу туберкул аралыгы да өзгөрүшү мүмкүн; изилдөө башка турбиналарга универсалдуу геометрия өткөрүүнү сунуштабайт.
Туберкулдар басым пульсациясын азайтып жатып, натыйжалуулукту бир аз төмөндөтөт. Ошондуктан ыкманын чыныгы инженердик баасы максималдуу Cp азайуусу менен гана эмес, натыйжалуулук жоготуусу, конструкциялык жүктөр, өндүрүш, кавитация жүрүмү жана узак мөөнөттүү эксплуатациялык ишенимдүүлүк чогуу баалануу менен аныкталышы керек.
Булак жана Метод Эскертмеси
Толук оригиналдуу изилдөө аталышы: Enhancing Pressure Pulsation Suppression of Wide-Load Operation for a Low-Head Francis Turbine with Tubercles Installed on Draft Tube
Авторлор: Lei Tang; Xiu Wang; Xiaowen Huang; Tianyi Shi; Rui Zhao; Wen-Quan Wang.
Авторлордун ирети: Жогорудагы ирет жүктөлгөн булакта берилген түрүндө сакталган.
Тең салым/тең биринчи авторлук: Жүктөлгөн версияда тең салым же тең биринчи авторлук тууралуу билдирүү жок.
Жооптуу автор: Wen-Quan Wang.
Жооптуу автордун электрондук почта дареги: wqwangkm@126.com
Мекеме: State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering, College of Water Resource & Hydropower, Sichuan University, Chengdu 610065, China.
Каралган булак түрү: Сандык/эсептөөчү суюктуктар динамикасына негизделген изилдөө preprintи.
Каралган версиянын рецензия абалы: Бул изилдөө рецензиядан өтпөгөн preprint версиясы; жыйынтыктар ушул жарыялоо баскычы эске алынып бааланышы керек.
Preprint платформасы: SSRN.
SSRN каттоо номери: 6934161.
Preprint расмий шилтемеси:SSRN 6934161
Preprint DOI: Жүктөлгөн версияда DOI маалыматы жок; ошондуктан preprint DOI булак текстине негизделбей кошулган эмес.
Кийинки рецензияланган версия: Библиографиялык текшерүүдө ошол эле аталыштагы изилдөөнүн Energy журналында жарыяланган версиясы табылган.
Рецензияланган версиянын DOIси: 10.1016/j.energy.2026.142141.
Журнал: Energy.
Басмакана: Elsevier.
Рецензияланган версиянын онлайн жарыяланган күнү: 2 Август 2026.
Рецензияланган версиянын расмий шилтемеси:10.1016/j.energy.2026.142141
Версияларды ажыратуу: Бул Verianla түшүндүрмөсүндөгү илимий ыкма, формулалар жана сандык жыйынтыктар жүктөлгөн SSRN preprint версиясына негизделет. Рецензияланган версиянын толук тексти бул материал даярдалганда негизги илимий булак катары колдонулган эмес жана эки версиянын илимий маалыматтары унчукпай бириктирилген эмес.
Каржылоо: Изилдөө National Major Science and Technology Projects of China алкагында Grant No. 2024ZD0801800 колдоосун билдирет.
Кызыкчылыктардын кагылышы: Жүктөлгөн версияда өзүнчө кызыкчылыктардын кагылышы тууралуу билдирүү табылган эмес.
Маалыматтардын жеткиликтүүлүгү: Жүктөлгөн версияда өзүнчө маалыматтардын жеткиликтүүлүгү тууралуу билдирүү жок.
CRediT/автордук салымдар: Жүктөлгөн версияда кеңири CRediT салым таблицасы жок.
Лицензия: Каралган версияда ачык Creative Commons же ага барабар кайра колдонуу лицензиясы табылган эмес. Ошондуктан булак сүрөттөрү бул жерде түз көчүрүлгөн эмес, сандык жыйынтыктар көрүнүүчү HTML таблицалары менен түшүндүрүлгөн.
Илимий ыкманын чеги: Изилдөө физикалык прототип же талаа экспериментине караганда үч өлчөмдүү сандык симуляцияга негизделет. Ошондуктан басым пульсациясы, ылдамдык жана куюн азайуу маанилери каралган эсептөө моделинин жыйынтыктары болуп саналат жана чыныгы станция турбинасындагы так натыйжалуулук кепилдиги катары чечмеленбеши керек.
Булак ичиндеги дал келбестик эскертмеси: Текстте “spitter” жана “splitter” жазылыштары чогуу колдонулган. Мындан тышкары, 13 fₙ үстөм жыштыгы кайсы калак тобуна таандык экени жыйынтык бөлүмү менен басым пульсациясынын түшүндүрмөсүндө ар башкача берилген. Эки калак тобунда тең 13 калак болгондуктан жыштык саны өзгөрбөйт, бирок физикалык түшүндүрмө жагынан бул белгисиздик сакталган.
Мазмун принциби: Макаладагы илимий жыйынтыктар каралган изилдөөгө гана негизделет. Тышкы булак изилдөөнүн идентификациясын жана кийинки Energy жарыялоосун библиографиялык текшерүү үчүн гана колдонулган; негизги илимий баяндоого башка изилдөөлөрдөн жаңы жыйынтык кошулган эмес.

Пикир калтырыңыз
E-mail дарегиңиз жарыяланбайт. Милдеттүү талаалар * менен белгиленген