Details

Объектом исследования является проточная часть радиально-осевой гидротурбины РО-230. Целью работы является проектирование проточной части гидротурбины для условий Саяно-Шушенской ГЭС и оценка её гидродинамических параметров. В работе определены основные параметры гидротурбины, построена зона работы на универсальной характеристике, рассчитаны эксплуатационные пара-метры и построена эксплуатационная характеристика. Для гидродинамического анализа разработаны трёхмерные модели спиральной камеры, направляющего аппарата, рабочего колеса и отсасывающей трубы. Расчётная модель подготовлена для численного исследования течения рабочей жидкости методами вычислительной гидродинамики. Гидродинамический расчёт выполнен в программном комплексе Ansys CFX. Особое внимание уделено влиянию формы статорных колонн на энергетические параметры спиральной камеры и направляющего аппарата. Рассмотрены профилированные и упрощённые колонны статора. По результатам расчёта установлено, что применение профилированных колонн позволяет снизить потери напора и улучшить структуру течения. Результаты работы могут быть использованы при дальнейшем уточнении геометрии элементов проточной части и подготовке последующих CFD-расчётов гидротурбинного оборудования. В процессе выполнения работы использовалось следующее программное обеспечение: SolidWorks, КОМПАС-3D, Ansys ICEM CFD, Ansys CFX, Microsoft Word и Microsoft Excel. Также применялись справочные и нормативные материалы по проектированию гидротурбин.

The object of the study is the flow part of the RO-230 radial-axial hydraulic turbine. The aim of the work is to design the flow part of the hydraulic turbine for the operating conditions of the Sayano-Shushenskaya Hydroelectric Power Plant and to evaluate its hydrodynamic parameters. The main parameters of the hydraulic turbine were determined, the operating zone was plotted on the universal characteristic, the operating parameters were calculated, and the operating characteristic was constructed. For hydrodynamic analysis, three-dimensional models of the spiral case, guide vane apparatus, runner, and draft tube were developed. The computational model was prepared for numerical investigation of the working fluid flow using computational fluid dynamics methods. The hydrodynamic calculation was performed in the Ansys CFX software package. Special attention is paid to the influence of the stay vane shape on the energy parameters of the spiral case and guide vane apparatus. Profiled and simplified stay vanes were considered. The calculation results showed that the use of profiled stay vanes reduces head losses and improves the flow structure. The results of the work can be used for further refinement of the flow part geometry and for preparation of subsequent CFD calculations of hydraulic turbine equipment. The following software was used in the work: SolidWorks, KOMPAS-3D, Ansys ICEM CFD, Ansys CFX, Microsoft Word, and Microsoft Excel. Reference and regulatory materials on hydraulic turbine design were also used.