Международная конференция
«Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика», посвященная 90-летию со дня рождения академика Н.Н. Яненко
№ гос. регистрации 0321101160, ISBN 978-5-905569-01-2

Авдюшенко А.Ю.   Черный С.Г.   Чирков Д.В.  

Некоторые задачи гидродинамики водяных турбин и численные алгоритмы их решения

Докладчик: Авдюшенко А.Ю.

     Течения в проточном тракте (ПТ) гидротурбины (ГТ) можно разделить на установившиеся и переходные. Первые характеризуются стационарным или периодически нестационарным характером поведения параметров потока и хорошо моделируются в настоящее время [1]. Переходные течения возникают вследствие изменения положения регулирующих органов ГТ, таких как лопатки направляющего аппарата (НА) или кольцевого затвора при аварийном закрытии ПТ. Переходные течения также имеют место при увеличении или уменьшении нагрузки на вал рабочего колеса (РК). Такие течения являются существенно нестационарными и для их численного моделирования необходимы новые постановки задач и методы их решения. Еще один класс течений, также требующий создания новых расчетных схем, возникает в лабиринтных уплотнениях и полостях РК. Области этих течений существенно меньше основного ПТ РК и их невозможно промоделировать одновременно в совместном расчете.
      В данной работе рассматриваются вопросы, связанные с численным моделированием нестационарных турбулентных переходных течений и течений в уплотнениях. Корректируются известные постановки условий во входных и выходных сечениях, позволяющие описать характерные особенности переходного течения – гидравлический удар и непостоянство расхода. Предлагается консервативный метод решения трехмерных уравнений движения несжимаемой жидкости на подвижных сетках, без которого невозможно рассчитать течение при закрывающихся или открывающихся лопатках НА. Модель течения воды во вращающемся РК дополняется уравнением вращения РК как твердого целого. Это позволяет описывать неравномерное вращение РК в процессе переходного течения. Строится численный алгоритм расчета течений в уплотнениях по полям, полученным в основном ПТ РК. При этом с помощью эмпирических формул [2] корректно описываются входные и выходные потери гидродинамической энергии.

1. С.Г. Черный, Д.В. Чирков, В.Н. Лапин и др. Численное моделирование течений в турбомашинах, – Новосибирск: Наука, 2006. – 202 с.
2. И.Е. Идельчик. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, – М.: Машиностроение, 1992. – 672 с.