Details

Выпускная квалификационная работа посвящена проектированию проточной части радиально-осевой гидротурбины РО 115 для условий Усть-Илимской ГЭС. В состав рассматриваемой проточной части входят спиральная камера со статором, направляющий аппарат, рабочее колесо и отсасывающая труба. В работе определены диаметр рабочего колеса, нормальная и разгонная частоты вращения, осевое усилие и допустимая высота отсасывания. По универсальной характеристике построена эксплуатационная характеристика гидротурбины. По результатам расчётов выбраны основные размеры элементов проточной части, построена кинематическая схема направляющего аппарата и определена зависимость его открытия от хода поршня сервомотора. Для численного исследования подготовлены трёхмерные модели и жидкостные области основных узлов, сформированы расчётные сетки и выполнены три стационарных расчёта при различных положениях лопаток направляющего аппарата. Для достижения данных результатов в работе были использованы следующие информационные технологии, в том числе программное обеспечение: SolidWorks, ANSYS ICEM CFD и ANSYS CFX. SolidWorks использован для построения геометрии; ANSYS ICEM CFD — для подготовки расчётных сеток; ANSYS CFX — для задания граничных условий, проведения численного расчёта и анализа результатов. Дополнительно разработана программа верификации CFD-модели, включающая проверку исходных данных, исследование сеточной независимости, контроль сходимости и анализ чувствительности расчётной постановки.

This bachelor thesis is devoted to the preliminary design of the flow passage of an RO 115 Francis turbine for the operating conditions of the Ust-Ilimsk Hydroelectric Power Plant. The considered flow passage includes the scroll case with the stay ring, the guide vane apparatus, the runner, and the draft tube. The runner diameter, normal and runaway rotational speeds, axial force, and allowable suction head were determined. The operating characteristic was constructed using the universal characteristic. The principal dimensions of the flow-passage components were selected. Three-dimensional models and fluid domains were prepared for the main components. Computational meshes were generated and three steady-state calculations were performed for different guide-vane positions. The following information technologies and software tools were used: SolidWorks for geometry preparation, ANSYS ICEM CFD for mesh generation, and ANSYS CFX for the specification of boundary conditions, numerical calculations, and result analysis. A separate verification programme was developed for the CFD model. It includes input-data checks, mesh-independence assessment, convergence monitoring, and sensitivity analysis.