Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1393
12
1
gregorian
2015
3
1
14
15
online
1
fulltext
fa
مطالعه عددی تاثیر ایجاد شیار روی مخروطی چرخ پمپ-توربین بر الگوی جریان گردابهای لوله مکش
Numerical Investigation of the Effect of Locating Groove on the Runner Cone of a Pump-Turbine on the Vortex Flow in the Draft Tube
نوسانات شدید فشار ناشی از طناب گردابه در مخروطی زیر چرخ و لوله مکش پمپ-توربین در عملکرد بار جزئی حالت توربینی، باعث ایجاد ارتعاشات شدید، سر و صدا و افت عملکرد میشود. متداولترین روش برای کاهش این نوسانات تزریق هوا از محور توربین است. این روش دارای مشکلاتی نظیر تأثیر منفی بر بازده، هزینه زیاد و پیچیدگی فنی بالا میباشد. در این مقاله، به منظور غلبه بر این مشکلات، ایجاد شیار بر روی سطح مخروطی چرخ به منظور کاهش نوسانات و تغییرات فشار در لوله مکش و به تبع آن کاهش ارتعاشات توربین در دو حالت پمپی و توربینی مطالعه شده است. در این راستا ابتدا هندسهی چرخ و لوله مکش بر اساس مشخصات هیدرولیکی و اطلاعات موجود از نیروگاه سیاه بیشه طراحی شده است. در ادامه میدان سه بعدی جریان با استفاده از نرم افزار Ansys CFX تحلیل و درستی نتایج با بررسی استقلال حل از شبکه و مقایسهی با نتایج تجربی راستیآزمایی شدهاند. بیشترین اختلاف بین عملکرد طراحی انجام شده و طرح واقعی کمتر از 2 درصد میباشد. نتایج نشان میدهد که ایجاد شیار بروی سطح مخروطی چرخ در حالت توربینی باعث افزایش سرعت زیر مخروطی چرخ، کاهش تغییرات فشار و همچنین کاهش مساحت نواحی کم فشار در ابتدای لوله مکش میشود. بیشترین کاهش تغییرات فشار در ایتدای لوله مکش در دو وضعیت بازشدگی پرههای هادی کمتر از 60 % و بیشتر از 90% نقطه اسمی اتفاق میافتد. افزون بر این، حداکثر افت بازده در طرح اصلاح شده کمتر از 3/0 درصد بوده است.
Intense pressure pulsations, which are caused by the vortex rope in the runner cone and the draft tube of pump-turbines, result in vibrations and noise under partial load conditions in turbine mode and also reduce the machine’s efficiency. The most common method for reducing these fluctuations is injecting air through the shaft. This method has some disadvantages such as, negative influence on efficiency, high cost, and technical difficulties. In the present paper, the concept of locating grooves on the conic surface of runner has been investigated. In this regard, the runner and the draft tube geometry has been designed according to the specifications and the accessible information of Siah-Bishe project. Afterwards, the 3-dimensional flow field has been solved numerically, using Ansys CFX package. The numerical results have been verified by investigating their independency from grid size and comparing the results with experimental ones. Maximum difference between the proposed and the existing design’s performance has been less than 2 percent. The results indicate that locating grooves on the conic surface of the runner results in an increase in the flow velocity beneath the runner cone. Moreover, pressure pulsations have been decreased and the low-pressure area at the beginning of the draft tube shrank. The maximum amount of decrease in pressure pulsations has been recorded in two opening positions of the guide vanes (lower than 60% and more than 90% of design point). In addition, maximum efficiency drop in the revised design has been less than 0.3 percent.
پمپ-توربین,نوسانات فشار,شیار,مخروطی چرخ,طناب گردابه
Pump-Turbine,Pressure Pulsations,Groove,Runner Cone,Vortex rope
352
360
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-2170&slc_lang=fa&sid=15
Ehsan
Alizadeh
احسان
علیزاده
100319475328460054205
100319475328460054205
No
Department of Mechanical Engineering, University of Tehran
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران
Seyedsina
Hossieni
سید سینا
حسینی
100319475328460054204
100319475328460054204
No
Department of Mechanical Engineering, University of Tehran
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران
alireza
riasi
علیرضا
ریاسی
100319475328460054203
100319475328460054203
Yes
استاد یار دانشکده فنی دانشگاه تهران