Details

Данная работа посвящена обоснованию и выбору геометрических параметров элементов проточной части радиально-осевой гидротурбины типа РО 115 для условий Братской ГЭС. Для достижения данных результатов в работе были использованы следующие информационные технологии. ANSYS CFX — программный комплекс для численного моделирования трехмерного потока жидкости и верификации граничных условий. ANSYS ICEM CFD — программный модуль для дискретизации расчетной области и построения высококачественных сеточных моделей. CAD-моделирование (системы автоматизированного проектирования) — технологии трехмерного твердотельного и жидкостного моделирования для разработки основных узлов гидротурбины (направляющего аппарата, рабочего колеса и отсасывающей трубы). Методы вычислительной гидродинамики (CFD) — специализированная гидродинамическая методика для расчета режимных рабочих точек и анализа структуры потока. На начальном этапе выполнены аналитические расчеты, позволившие определить конструктивные особенности и оптимальные режимы работы гидроагрегата. На основе полученных результатов определены базовые геометрические характеристики проточного тракта и построены профильные теоретические чертежи элементов. Анализ структуры потока и энергетических характеристик подтвердил корректность и высокую эффективность выбранных элементов проточной части гидротурбины.

This thesis focuses on the justification and selection of geometric parameters for the flow passage elements of the RO 115 Francis-type hydraulic turbine tailored to the operational conditions of the Bratsk Hydroelectric Power Station. To achieve these results, the following information technologies were utilized in this work. ANSYS CFX is a software suite for three-dimensional fluid flow numerical simulation and boundary condition verification. ANSYS ICEM CFD is a software module used for computational domain discretization and high-quality mesh generation. CAD modeling (computer-aided design) represents three-dimensional solid and fluid modeling technologies used to develop the main turbine assemblies (the stay/wicket gate assembly, the runner, and the draft tube). Computational Fluid Dynamics (CFD) methods provide a specialized hydrodynamic methodology for calculating operational design points and analyzing flow structures. At the initial stage, analytical calculations were performed to determine the design features and optimal operating modes of the hydroelectric unit. Based on these results, the baseline geometric characteristics of the flow passage were identified, and theoretical profile drawings of the components were constructed. The analysis of the flow structure and energy performance confirmed the validity and high efficiency of the selected elements of the hydraulic turbine flow passage.