Миронов Костянтин Анатолійович. Удосконалення проточних частин радіально-осьових гідротурбін на основі математичного моделювання їх енергетичних характеристик : Дис... канд. наук: 05.05.17 - 2009.
Анотація до роботи:
Миронов К.А. Удосконалення проточних частин радіально-осьових гідротурбін на основі математичного моделювання їх енергетичних характеристик. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2009.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі – удосконаленню ПЧ радіально-осьових ГТ.
У дисертації розроблена узагальнена ММ втрат у ПЧ радіально-осьових ГТ, яка відображає залежності коефіцієнтів окремих видів гідравлічних втрат від геометричних і режимних параметрів у широкому діапазоні зміни швидкохідності. Показано її застосування для аналізу формування енергетичних характеристик, чисельного дослідження впливу геометричних параметрів ПЧ на енергетичні показники ГТ, узгодження елементів ПЧ у процесі її формування.
Проведено апробацію запропонованих методів і програм для проектування та дослідження характеристик робочого процесу РО ГТ на напори . За розробленими програмами спроектовано РК високонапірної ГТ РО 500-5Bm для ГЕС Каменг (Індія), розрахункові енергетичні характеристики якого кращі, ніж у номенклатурного РК РО 500/3502.
Наведені результати розрахунку тривимірного в’язкого потоку у ПЧ високонапірної ГТ РО 500-5Bm з використанням комерційного програмного комплексу CFD - CFX TASCflow для моделі діаметром РК . Виконаний порівняльний аналіз результатів розрахунку гідравлічних втрат і ККД у РК за допомогою різних моделей течії.
Представлені результати досліджень на гідротурбінному стенді заводу важкого машинобудування BHEL (м. Бопал, Індія) моделі ПЧ радіально-осьової ГТ з РК РО 500-5Bm діаметром . Порівняння розрахункових прогнозних показників з експериментальними даними показує задовільний збіг результатів.
Дисертаційна робота присвячена рішенню науково-практичної задачі удосконалення ПЧ радіально-осьових ГТ на основі математичного моделювання їх енергетичних характеристик. Основні результати та висновки:
1. Проведений аналіз літературних джерел показав, що не досить досліджено питання про закономірності формування енергетичних характеристик у зв'язку зі зміною швидкохідності. Знання цих закономірностей необхідне для проектування і удосконалення ПЧ.
2. Показана доцільність застосування безрозмірних комплексів, структура яких витікає з теорії розмірності, для аналізу формування кінематичних і енергетичних характеристик в широкому діапазоні зміни швидкохідності. За допомогою цих комплексів виражаються умови кінематичної і енергетичної подібності в характерних перерізах ПЧ.
3. Удосконалена методика робочого процесу за допомогою, якої встановлена структура залежностей коефіцієнтів втрат, що здійснюють основний вплив на формування оптимального режиму і вид енергетичних характеристик, від гідродинамічних параметрів просторових решіток РК і узагальнених режимних параметрів ГТ.
4. Аналіз дослідних даних показує, що параметр оптимального режиму близький до режиму мінімуму вихрових втрат за РК і визначається, в основному, гідродинамічними параметрами просторових решіток РК і , що характеризують геометрію вихідної частини лопаті. При заданій геометрії вихідної частини лопаті, істотно залежить від напряму відносного потоку, що відповідає мінімуму втрат при обтіканні вхідної кромки. Параметр не залежить від режимних параметрів – і може розглядатися як гідродинамічний параметр решітки РК, визначений геометрією вхідної частини лопаті.
5. Встановлені закономірності формування параметрів оптимального режиму РО ГТ у зв'язку зі зміною швидкохідності.
6. Розроблена методика визначення кінематичних характеристик потоку в характерних перерізах ПЧ в широкому діапазоні зміни швидкохідності. Ці дані дозволяють судити про умову обтікання елементів ПЧ і міру їх узгодження на оптимальному режимі. Дані про кінематичні характеристики потоку отримані за допомогою цієї методики для ряду ГТ з високими енергетичними показниками і можуть бути використані при розробці ПЧ радіально-осьових ГТ близької швидкохідності.
7. Розроблена узагальнена ММ робочого процесу, яка встановлює залежності зміни вихідних параметрів (ККД, потужності, окремих видів втрат енергії) від геометричних і режимних параметрів ПЧ у широкому діапазоні зміни швидкохідності. Показано її застосування для розрахунку і аналізу енергетичних характеристик РО ГТ, а також для оптимізації при проектуванні ПЧ.
8. Розроблено КПП для проектування РК і прогнозування кінематичних і енергетичних характеристик, що базується на розробленій ММ робочого процесу.
9. Показано використання КПП при розробці ПЧ ГЕС Каменг (Індія). Розбіжність між експериментальними та розрахунковими даними не перевищує 4-6% . Порівняння розрахункових характеристик з характеристиками, отриманими на основі тривимірної моделі в'язкого потоку рідини, показує розбіжність близько 2-3%.
Публікації автора:
Миронов К. А. Метод расчета энергетических характеристик радиально-осевых гидротурбин / В. А. Колычев, К. А. Миронов, Л. Н. Цехмистро, В. Э. Дранковский // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків : НТУ «ХПІ», 2001. – Вип. 129. – Ч. 1. – С. 55–64.
Здобувач приймав участь у викладанні методу розрахунку енергетичних характеристик РО ГТ.
Миронов К. А. Моделирование кинематических характеристик потока в радиально-осевой гидротурбине при проектировании ее проточной части / В. А. Колычев, В. Э. Дранковский, К. А. Миронов, И. И.Тыньянова, Л. Н. Цехмистро // Вісник Сумського державного університету. – Суми, 2003. – Вип. 13(59). – С. 124–131.
Здобувач брав участь у моделюванні кінематичних характеристик потоку РО ГТ при проектуванні її ПЧ.
Миронов К. А. Применение упрощенной модели рабочего процесса для расчета и анализа энергетических характеристик высоконапорной радиально-осевой гидротурбины / В. А. Колычев, К. А. Миронов, И. И. Тыньянова, Л. Н. Цехмистро, А. В. Сергеев, С. В. Гончаров // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків : НТУ «ХПІ», 2004. – № 11. – С. 109–120.
Використовуючи спрощену модель робочого процесу, здобувач брав участь у розрахунку і аналізі енергетичних характеристик високонапірних РО ГТ.
Миронов К. А. Улучшение энергетических показателей рабочих колес гидротурбины РО500 при помощи численного моделирования течения в проточной части / К. А. Миронов, В. В. Барлит, С. Рао, Л. К. Харвани // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків : НТУ «ХПІ», 2004. – № 12. – С. 41–48.
Здобувач показав, як за допомогою даних чисельного моделювання течії в ПЧ покращити енергетичні показники РК ГТ.
Миронов К. А. Применение безразмерных параметров для анализа рабочего процесса гидротурбин / В. А. Колычев, И. И. Тыньянова, К. А. Миронов // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків : НТУ «ХПІ», 2005. – № 28. – С. 79–88.
Здобувачем показано застосування безрозмірних параметрів для аналізу робочого процесу ГТ.
Миронов К. А. Расчет и анализ баланса потерь энергии в высоконапорной радиально-осевой гидравлической турбине / В. А. Колычев, К. А. Миронов, И. И. Тыньянова, Л. Н. Цехмистро, В. Э Дранковский, А. В. Сергеев // Східно-Європейський журнал передових технологій. – Харків, 2005. – №1/2 (13). – С. 95–106.
Здобувач брав участь у викладанні методики розрахунку і аналізу балансу втрат енергії РО ГТ.
Миронов К. А. Общие закономерности рабочего процесса и их применение для расчета и анализа энергетических характеристик гидротурбин / В. А. Колычев, К. А. Миронов, И. И. Тыньянова // Східно-Європейський журнал передових технологій. – Харків, 2006. – № 4/3 (22). – С. 54–64.
Використовуючи загальні кінематичні властивості просторових решіток, а також загальні закономірності взаємодії потоку рідини з РК, здобувач брав участь у
аналізі формування енергетичних характеристик ГТ.
Миронов К. А. Модификация геометрии рабочего ко.леса PO 500 на основании расчетных данных CFD / К. А. Миронов, И. И. Тыньянова // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків, 2006. – № 4. – С. 90–95.
Здобувачем була запропонована модифікація РК, що враховує реальну структуру потоку, яка була обчислена за допомогою комерційного програмного комплексу CFD - CFX TASCflow.
Миронов К. А. Комплекс прикладных программ для проектирования и расчета радиально-осевых рабочих колес гидротурбин // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків : НТУ «ХПІ», 2007. – № 17. – С. 18–25.
Здобувачем запропонований КПП для розрахунку РК радіально-осьових ГТ з високими енергетичними показниками і проведено порівняння результатів розрахунку РK по різним моделям.
