Численное исследование влияния вдува воздуха на кавитационное течение в радиально-осевой гидротурбине
Д.В. Чирков1,2, П.К. Щербаков2, С.Г. Чёрный1,2, В.А. Скороспелов3, П.А. Турук3
1Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия
chirkov@ict.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
1doffys@gmail.com
3Институт математики им. С.Л. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: численное моделирование, гидротурбины, кавитация, вдув воздуха, автоколебания
Страницы: 711-723
Аннотация
Использование некоторых радиально-осевых турбин на повышенных расходах жидкости сопровождается сильными пульсациями давления и мощности. Эти пульсации связаны с гидродинамической неустойчивостью кавитирующего течения жидкости. Во многих случаях при эксплуатации турбины амплитуда таких пульсаций может быть существенно снижена путем вдува/впуска воздуха под рабочее колесо турбины. В настоящей работе такой эффект исследуется численно. Для этого в предложенную ранее авторами гибридную одно-трехмерную модель течения смеси «жидкость-пар» в проточном тракте гидроэлектростанции добавляется вторая газообразная компонента ¾ неконденсируемый воздух. Описываются граничные условия и численный метод для решения уравнений модели. Для проверки точности расчета границы раздела «жидкость-газ» численный метод сначала был применен для решения задачи о разрушении плотины. Затем алгоритм применялся для моделирования течения в гидравлической турбине с вдувом воздуха под рабочее колесо. Показано, что с увеличением расхода вдуваемого воздуха амплитуда пульсаций давления снижается. Выявлен механизм изменения структуры потока в конусе отсасывающей трубы, приводящий к стабилизации течения при вдуве воздуха.
|
