Прогнозування низькочастотних пульсацій тиску у радіально-осьових гідротурбінах та шляхи їх зменшення - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук прогнозування низькочастотних пульсацій тиску у радіально-осьових гідротурбінах та шляхи їх зменшенняРобота виконана на кафедрі гідравлічних машин Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, м. Науковий керівник:кандидат технічних наук, доцент Зав?ялов Павло Сергійович, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, професор кафедри гідравлічих машин Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Косторной Сергій Дмитрович, Сумський державний аграрний університет, професор кафедри вищої математики кандидат технічних наук Жиленко Валерій Дмитрович, Східне відділення НВЦ „Техдіагаз” (м. Захист відбудеться “15” травня 2008 р. о 12.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.11 у Національному технічному університеті “Харківський політехнічний інститут” за адресою: 61002, м.Вібраційний стан у гідротурбінах у значному ступені залежить від пульсацій тиску, які обумовлені рухом вихрових джгутів за робочими колесами у відсмоктуючій трубі. В більшості ці вихрові джгути мають складну просторову гвинтову форму, тому для розрахунку пульсацій тиску треба використовувати просторові математичні моделі. Таким чином, прогнозування пульсаційних характеристик шляхом створення нових методик їх розрахунків на основі розроблення просторових математичних моделей руху вихрових джгутів у відсмоктуючій трубі дозволяє уточнити розрахунки на динамічну міцність, збільшити надійність, довговічність і точніше вказати зону експлуатаційних режимів роботи гідротурбіни. Відповідно до мети були поставлені такі завдання: - розробка просторової математичної моделі для розрахунку низькочастотних пульсацій тиску з урахуванням довільного числа вихрових джгутів і додаткового осесиметричного потоку за робочим колесом гідротурбіни у відсмоктуючій трубі і виконання чисельної реалізації задачі; Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: - розроблена математична модель розрахунку джгутових пульсацій тиску з урахуванням довільного числа вихрових джгутів та додаткового осесиметричного потоку у відсмоктуючій трубі РО гідротурбіни, що дозволяє точніше прогнозувати пульсаційні характеристики;В роботі проводиться огляд сучасних методів розрахунку пульсацій тиску у гідротурбінах з точки зору їхнього застосування при проектуванні гідротурбін - досліджений вплив різних параметрів вихрових джгутів на пульсаційні характеристики гідротурбін. У роботах Бондаренка А.В., Григор?єва В.І., Пазі Л.Г., Муракамі М., Нехлеби М., Фанеллі М., Філіберта Р. розглядається широке коло питань, які повязані з моделюванням процесів низькочастотних джгутових пульсацій тиску у відсмоктуючій трубі, методикою експерименту, способами обробки дослідних даних та аналізом пульсаційних характеристик гідротурбін. У дисертаційній роботі на основі узагальнення існуючих підходів і проведених експериментальних досліджень ставилась та була вирішена задача розробки просторової математичної моделі для прогнозування низькочастотних пульсацій тиску від руху довільного числа вихрових джгутів у відсмоктуючій трубі, а також розроблена методика розрахунку і побудови пульсаційних характеристик. Складові швидкості, що індуцьовані вихровими джгутами, визначаються з формул, які наведені у роботі Кочіна М.Є. у вигляді: ,(2) де Г - інтенсивність вихрової лінії, L - довжина вихрової лінії, а x, h, z і x, y, z - декартові координати точки М на вихорі і довільної точки N відповідно. Підставляючи проекції Vx,Vy,Vz швидкості Vж з (6) в (7), знаходимо складові швидкості, яка індуцьована одним з декількох фізичних вихрових джгутів рівної інтенсивності у довільній точці N(r,j,z) у циліндричній системі координат: , (8) де zж-число фізичних вихрових джгутів, rs - відстань між точкою на вихровому джгуті Ms(e,as,z) і точкою N(r,j,z) в довільному місці відсмоктуючої труби для випадку з декількома фізичними вихровими джгутами, s - порядковий номер фізичного вихрового джгута, а as=a 2p(s-1)/zж,.Дисертаційна робота спрямована на створення обґрунтованої методики чисельного прогнозування джгутових пульсацій тиску у відсмоктуючій трубі гідротурбіни на основі просторової математичної моделі, проведення комплексу експериментів по визначенню рівня пульсацій тиску і структури потоку, а також застосування засобів, що дозволяють зменшити джгутові пульсації у гідротурбіні. Розроблена методика розрахунку дозволяє отримати прогнозні пульсаційні характеристики у широкому діапазоні режимів роботи гідротурбіни з урахуванням границь переходу від одного вихоря до двох. Створені програмні засоби, що дозволяють прогнозувати низькочастотні пульсації тиску у відсмоктуючій трубі. Прогнозні рівні пульсацій тиску можуть бути використані в розрахунках на динамічну міцність елементів порожнини гідротурбіни і для уточнення зони її експлуатації.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ