авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

(ьетнам) анализ и оптимизация гидродинамических показателей средненапорной радиально-осевой гидротурбины двойного регулирования

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Динь Дык Тхюй

(Вьетнам)

АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СРЕДНЕНАПОРНОЙ РАДИАЛЬНО-ОСЕВОЙ ГИДРОТУРБИНЫ ДВОЙНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.04.13

Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2007 г.

Работа выполнена на кафедре Гидромеханики и гидравлических машин Московского энергетического института (Технического университета).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Моргунов Геннадий Михайлович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Волшаник Валерий Валентинович;

кандидат технических наук, доцент

Козлов Станислав Николаевич.

Ведущая организация: АО «Институт Гидропроект».

Защита диссертации состоится «25» мая 2007г. в 15 часов 30 минут в аудитории Б-407 на заседании диссертационного совета Д212.157.09 при Московском энергетическом институте (Техническом университете), по адресу: 111250 Москва, ул. Красноказарменная, д. 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (Технического университета).

Отзывы на автореферат диссертации (в двух экземплярах, заверенные и скрепленные печатью учреждения) просим направлять по адресу: 111250 Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан «­____»_________ 2007 года.

Ученый секретарь

диссертационного

совета Д212.157.09

к.т.н., доцент Лебедева А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертатции. Традиционные крупные системообра-зующие объекты тепло – (основной вклад), гидро- и атомной энергетики формируют определяющую основу электроэнергетического обеспечения экономически развитых, либо развивающихся государств. На начало 90-х годов в странах бывшего СССР удельный вес установленной мощности ГЭС составлял 20%, доля выработки 13%, доля прибыли 40%, с степень освоен-ности экономически эффективных гидроэнергетических ресурсов - всего 21%. Таким образом, перспективы дальнейшего развития гидроэлектроэнергетики в РФ велики. Интенсивно развивается гидроэлектроэнергетика во Вьетнаме. Здесь успешно эксплуатируется наиболее крупная ГЭС Хоабинь с установ-ленной мощностью 2000 МВт, планируется строительство еще более крупной ГЭС на реке Да.

Наибольшая выработка электроэнергии приходится на ГЭС с вертикаль-ными реактивными гидротурбинами одной из трех систем: осевой и диаго-нальной с поворотными лопастями рабочего колеса (РК ПЛО и ПЛД ГТ), а также радиально-осевой (РО ГТ) с жестко-фиксированными лопастями РК. ГТ последней из указанных систем применяются в весьма широком диапазо-не напоров ( 30400м). На многих ГЭС, в частности, в России, имеет место острая необходимость замены основного электрогидромеханического оборудования в связи с выработкой ресурса, либо требованием модернизации гидротурбинных блоков. В более перспективном варианте модернизации указанного оборудования ставится актуальная научно-техническая задача с качественным совершествованием рабочего процесса в проточных частях ГТ. Омеченное в еще большей мере относится к основному гидромеханическому оборудованию вновь сооружаемых ГЭС.



Существенное повышение качества функционирования такого оборудова-ния может быть, в частности, достигнуто на базе инновационной идеи создания радиально-осевой гидротурбины двойного регулирования РОДР ГТ с расширенными функциональными свойствами, сочетающими в целом преимущества РО и ПЛ ГТ. В такой гидромашине лопастная система (ЛС) РК состоит из двух параллельно действующих периодических решеток верхних поворотных Р1 и нижних жестко установленных Р2 лопастей с одним, либо двумя, функционирующими также параллельно, направляю-щими аппаратами (НА). Анализ и оптимизационный структурно-параметри-ческий синтез соответствующей ГТ в рамках вычислительного эксперимента (ВЭ) составляет содержание данной диссертационной работы.

Цели работы.

Компьютерно реализовать комплексный структурно-параметрический синтез проточной части средненапорной РОДР ГТ на условия ГЭС Хоабинь.

На основе трехмерного 3D гидродинамического метода расчета провести анализ возможности достижения необходимых показателей работоспособ-ности (полезно срабатываемого напора), а также энергетических и вибро-пульсационных качеств прогнозируемых повышенными по сравнению с РО ГТ-сравнения типа РО115 (далее РО ГТ).

Осуществить оптимизацию геометрических параметров и очертаций проточной части (п.ч.) и ЛС РК новой ГТ.

Научная новизна. На основе ВЭ впервые

-для диапазона расходов 0,7 1,3 от оптимального установлена возмож-ность получения пониженных гидравлических потерь в РК по сравнению с РО ГТ при практически равноценных антикавитационных показателях;

-изучены характерные особенности распределения скоростей и давления в межлопастных каналах с подтверждением ожидаемого свойства малого индуктивного сопротивления решетки Р1;

-подтвержден эффект квазисохраняемости малых значений закрутки потока в окрестности втулки РК при изменениях параметров;

-осуществлено оптимизационно ориентированное решение обратной 3D задачи в виде целенаправленной последовательности реализаций прямой задачи той же размерности с отбором лучших по совокупности контролиру-емых показателей п.ч. и ЛС РК новой ГТ.

Практическая ценность и использование разработок. Применение РОДР ГТ на вновь сооружаемых, либо модернизмруемых ГЭС позволит получить существенный экономический эффект, возможность достижения которого обусновлена тем, что в работе

-установлены гидродинамические качества РК РОДР ГТ, способствующие повышению среднеэксплуатационного кпд, расширению диапазона рабочих режимов, улучшению вибро-пульсационных характеристик;

-разработаны альтернативные варианты эскизно-конструктивных решений для осесимметричной области п.ч. и входящих в нее рабочих органов;

-предложены способы корректировки очертания отдельных участков п.ч. РК в целях дополнительного улучшения показателей новой ГТ;

-по общепринятым методикам определены достаточные условия прочности

основных несущих узлов РК и показана рентабельность применения РОДР ГТ;

-методика реализации ВЭ, полученные проектные решения используются в НИИ водного хозяйства, г. Ханой, СРВ.

Обоснованность и достоверность реззутатов определяются:

-применением эффективного 3D метода расчета, ориентированного на учет с повышенной детализацией специфических особенностей течений в рабочих органах лопастных гидромашин (ЛГМ) с осесимметричными обводами;

-методически рационально организованным и системно выполненным ВЭ;

-качественным и количественным согласованием полученных результатов с отдельными опытными данными для РО и ПЛ ГТ.

Личный вклад автора включает:

-анализ известных проектно-конструкторских решений в области совершен-ствования систем вертикальных реактивных ГТ и этапов развития расчетно-теоретических методов исследования рабочего процесса ЛГМ;

-установление гидродинамических свойств систем радиальных Р и РДР ГТ и проектно-эскизную разработку РОДР ГТ;

-реализацию ВЭ с анализом и оптимизацией ЛС РК исследуемой ГТ;

-получение результатов, подтверждающих прогнозный тезис о сочетании в

целом предлагаемой ГТ положительных качеств РО и ПЛ ГТ.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на

-заседаниях кафедры гидромеханики и гидромашин МЭИ, Москва, 2004-7г.г..

-Всероссийских студенческих НТК «Гидравлические машины, гидроприво-ды и гидропневмоавтоматика», Москва, МЭИ, 2004, 2006г.; МГТУ, 2005г..

-Международных НТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электро-техника и энергетика», МЭИ, Москва, 2005г., 2006г..

-Международной НТ и НМК «Гидрогазодинамика, гидравлические машины

и гидропневмосистемы», МЭИ, Москва, 2006г..

-заседании НТС института «Гидропроект», Москва, 2007г..

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано: одна статья,

доклад, пять тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из:

-введения, четырех глав, заключения, списка литературы, составляющих 153 страницы машинописного текста, включая 64 рисунка и 8 таблиц;

-четырех приложений объемом 56 страниц машинописного текста с рисунками и таблицами. Общий объем диссертации составляет 209 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обосновывается актуальность темы, сформулированы цели работы, ее научная новизна и практическая ценность использования выпол-ненных разработок, обоснована достоверность полученных результатов, значимость личного вклада автора.

Глава1. Рассмотрено развитие систем вертикальных реактивных ГТ от реше-ний, восходящих к трудам Л. Эйлера до современных широко применяемых конструкций ГТ, использующих идеи Ховда, Ловачека, Френсиса, Каплана, Квятковского и др. выдающихся основателей гидротурбиностроения. Отме-чаются известные преимущества и недостатки жестко-лопастных РО, пропел-лерных Пр и ПЛ ГТ (рис.1; штрихная кривая - прогноз для РОДР ГТ).

Установлено, что выдвинутые ранее проектные решения для РОДР имеют

либо слишком ограниченный диа-пазон позитивного водействия на поток, либо сложны в реализации и проблема совершенствования преобразования энергии в РО ГТ сохраняет свою актуальность.

Представлен обзор определяю-щих этапов эволюции методов численного решения гидродина-мических задач для ЛГМ. Делает-ся вывод о том, что на современ-ном уровне развития компьютерно-информационных технологий двумерные и квазитрехмерные постановки гидродинамических задач, сохраняя свое без-условное методологическое значение, все в большей мере уступают процес-сам разработки и применению разнообразных программных продуктов (ПП) расчета течений в 3D и (по пространству и времени) постановках – солверов, построенных на основе различных физико-математических (ФМ и ММ) моделей их аппроксимации. Отсюда следует возрастающая актуаль-ность проблемы повышения степени адекватности используемых ФМ и ММ реальным течениям, а также корректность постановок, работоспособность и качества вычислительных алгоритмов.

В принципиальном плане рассмотрены особенности современного компью-терного моделирования гидродинамичесих процессов в ЛГМ, дается качест-венный анализ локальных и глобальных методов дискретизации исходных диффенренциальных уравнений в частных производных (ДУЧП), включая разнообразные модели учета турбулентных взаймодействий.

Особое внимание уделяется принятому в настоящей работе для реализации ВЭ глобальному методу интегральных представлений и граничных интег-ральных уравнений с надежно апробированным ПП, разработанным в свое время в МЭИ для расчета 3D потоков в ЛС ЛГМ. Основным преимуществом данного метода перед локальными (МКР, МКЭ, МКО и др.) является извест-ный факт повышенной точности операции численного интегрирования и процедур дискретных представлений производных искомых функций через интегральные аналоги.

Впервые для ПП МЭИ исходная система ДУЧП и ее обращение в интеграль-ные формы приведены для общего случая турбулентных течений.

Глава 2. Идея создания РОДР ГТ с частично поворотными лопастями изначально проистекала из предварительного изучения свойств радиальных жестко-лопастных - Р ГТ и поворотно-лопастной - РДР ГТ. Был реализован комплекс проектно-расчетных работ для РДР ГТ на следующие приведен-ные параметры в номинальном режиме: об/мин, (в тексте используются также упрощенные обозначения вместо ). Ввиду отсутствия прямого аналога для РДР ГТ данные параметры определя-лись на основе приведенных в работе методик, базирующихся на рассмотре-нии соотношений между центростремительными и кориолисовыми ускоре-ниями в вращающихся ЛС ГТ.





Рис. 2. Меридианная проекция РДР ГТ.

Рис. 3. Круговая решетка лопастей РДР ГТ.

Геометрические параметры и очертания полученной меридианной проекции

и цилиндрических лопастей РК РДР ГТ представлены на рис. 2, 3.

Основные результаты расчетов и проектных разработок, включивших РК ГТ различных систем приведены в табл.1 и на рис. 4, 5. В табл. 1: - число лопастей; - интегральный коэффициент кавитации собственно ЛС; - коэффициенты индуктивного сопротивления, трения на обводах, лопастях и в ЛС .

Таблица 1.

Назва-ние m об/мин м3с-1 об/мин
1 ПрО 4 210 1,64 980 1,68 0,056 0,195 0,047 0,242
2 ПрД75 7 150 1,60 690 0,52 0,075 0,069 0,107 0,176
3 ПрД15 6 125 1,60 580 0,42 0,051 0,042 0,041 0,083
4 ПЛД60 8 114 1,20 455 0,22 0,054 0,035 0,041 0,076
5 РДР 24 81,55 1,05 305 0,11 0,020 0,006 0,041 0,047
6 РОДР 21 75,5 1,09 285 0,157 0,016 0,004 0,038 0,042


Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.