Кафедра "Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/2767

Офіційний сайт кафедри http://web.kpi.kharkov.ua/gdm

Від 2021 року кафедра має назву "Гідравлічні машини імені Г. Ф. Проскури", попередня назва – "Гідравлічні машини" (від 1930 року).

Кафедра заснована на основі гідравлічної лабораторії у 1914 році академіком Г. Ф. Проскурою, первісна назва – кафедра гідромеханіки. У 1923 році була створена кафедра “Авіації”, якою керував також Г. Ф. Проскура, на базі якої в 1930 році був створений Харківський авіаційний інститут (нині Національний аерокосмічний університет “ХАІ”), а кафедра гідромеханіки перейменована в кафедру “Гідравлічні машини”. 2 липня 2021 року кафедра перейменована на честь Георгія Федоровича Проскури – видатного вченого, засновника наукової школи гідромашинобудування і авіації в Україні, члена Президії і голови Відділення технічних наук АН України, заслуженого діяча науки і техніки.

Кафедра "Гідравлічні машини імені Г. Ф. Проскури" готує майбутніх фахівців нової генерації в галузі цифрової гідравліки, гідравлічних машини та гідропневмоприводів, що використовуються практично в усіх галузях промисловості.

Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту механічної інженерії і транспорту Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут".

У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють 2 доктора технічних наук, 10 кандидатів технічних наук; 2 співробітника мають звання професора, 8 – доцента.

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 8 з 8

Визначення гідродинамічних характеристик оборотних гідромашин на основі методів математичного моделювання
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Тиньянова, Ірина Іванівна; Рєзва, Ксенія Сергіївна; Дранковський, Віктор Едуардович
Питання дослідження та модернізації проточних частин оборотних гідравлічних машин зараз дуже актуальні. При розробці проточних частин оборотних гідромашин широко використовуються математичні моделі опису робочого процесу, які ґрунтуються на різних ступенях його деталізації. В даній роботі розглядається опис робочого процесу на макро- та мікрорівнях, що дає можливість вирішувати комплекс задач в залежності від поставлених цілей. Одним із методів є метод з використанням безрозмірних усереднених параметрів. В роботі отримані рівняння моделі (макрорівень) робочого процесу, які можуть бути використані як для аналізу кінематичних і енергетичних характеристик оборотної гідромашини при фіксованій геометрії проточної частини, так і для чисельного моделювання впливу геометричних параметрів на ці характеристики. Стаття містить залежності витрати, ККД, потужності від геометричних і режимних параметрів, що дозволяють вже на початковій стадії проектування оцінити енергетичні якості оборотної гідромашини. Наведено формулу для визначення кута потоку за напрямним апаратом. Наведено розрахунки енергетичних характеристик для проточних частин оборотних гідромашин ОРО200, ОРО500. Побудовані поверхні гідравлічного ККД для ОРО200 і ОРО500, визначені теоретичні і енергетичні параметри. Для більш досконалого дослідження оборотної гідромашини було проведене чисельне дослідження на мікрорівні за допомогою програми CFD, що дозволило отримати розподіл тисків та швидкостей в проточній частині в турбінному режимі при оптимальних значеннях витрати та обертів. Розглядаються питання дослідження балансу енергії. Аналіз результатів досліджень показав, що гідравлічні втрати займають значну долю від загальних, тому в ході роботи були визначені гідравлічні втрати в елементах проточної частини насос-турбіни на основі методу усереднених безрозмірних параметрів та методу просторової течії. Порівняльний аналіз отриманих результатів за різними моделями з результатами фізичного експерименту показав задовільну збіжність, що свідчить про доцільність застосування обраних методів для дослідження оборотних гідромашин.
Застосування методів математичного моделювання при чисельному дослідженні гідродинамічних характеристик високонапірної оборотної гідромашини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Рєзва, Ксенія Сергіївна; Дранковський, Віктор Едуардович; Шевцов, Вадим Михайлович; Оспіщева, Лізавета Олександрівна
Як випливає з Енергетичної програми України проектування та побудова гідроакумулюючих станцій є пріоритетним напрямком розвитку гідроенергетики України. Перспектива побудови Закарпатської ГАЕС потребує вирішення ряду питань дослідження та модернізації проточних частин високонапірних оборотних гідравлічних машин. У сучасних умовах роботи енергосистем гострою є проблема покриття пікових навантажень, що викликає необхідність приділяти більше уваги роботі оборотних гідромашини в турбінному режимі. При розробці проточних частин оборотних гідромашин широко використовуються математичні моделі опису робочого процесу, які ґрунтуються на різних ступенях його деталізації. В даній роботі розглядається опис робочого процесу на макро- та мікрорівнях, що дає можливість вирішувати комплекс задач в залежності від поставлених цілей. Результати чисельного розрахунку на макромоделях дозволяють проводити дослідження впливу геометрії окремих елементів проточної частини на гідродинамічні характеристики. У роботі, на першому етапі, застосований метод безрозмірних осереднених параметрів, який дозволяє на етапах проектування проточної частини нової оборотної гідравлічної машини або модернізації її вибрати оптимальну геометрію елементів проточної частини. Даний метод позитивно зарекомендував себе при чисельному дослідженні високонапірних оборотних гідравлічних машин на напори від 200 м до 500 м. При застосуванні даної математичної моделі – макрорівень, необхідно мати геометричні параметри лише в характерних перетинах проточної частини оборотної гідромашини. В ході роботи були досліджені три варіанти проточної частини високонапірної тихохідної оборотної гідромашини ОРО500-В-100. В результаті було визначено, яка геометрія елементів проточної частини значно впливає на гідродинамічні показники гідромашини. Було встановлено, що в підвідній частині (спіральної камери зі статором і направляючому апарату) найбільші значення гідравлічних втрат (до 65 % від загальних). Для другого та третього варіантів проточної частини були змінені параметри саме цих елементів. При зміні параметрів спіральної камери (збільшенні осередненого кута потоку на 10°) привело до збільшення гідравлічного ККД на 1,16 %. При зміні геометрії направляючого апарату – на 0,84 %. Для більш досконального дослідження першого варіанта оборотної гідромашини було проведене чисельне дослідження на мікрорівні за допомогою програми CFD (OpenFOAM), що дозволило отримати розподіл тисків та швидкостей в проточної частині в турбінному режимі при оптимальних значеннях витрати та обертів. Порівняльний аналіз отриманих результатів за різними моделями з результатами фізичного експерименту показав задовільну збіжність, що свідчить про доцільність застосування обраних методів для дослідження високонапірних оборотних гідромашин.
Застосування методу осереднених безрозмірних параметрів для визначення оптимального режиму роботи високонапірної оборотної гідромашини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Рєзва, Ксенія Сергіївна; Тиньянова, Ірина Іванівна; Косоруков, Олександр Володимирович
Представлено аналіз робіт в області гідродинамічних розрахунків, який відзначає відсутність єдиних підходів в питанні систематизації та узагальнення результатів проведених досліджень. Запропоновано метод визначення оптимальних параметрів роботи оборотної гідромашини, що базується на безрозмірних осереднених параметрах. Даний метод дає можливість на ранніх етапах проектування нових проточних частин спрогнозувати енергетичні характеристики роботи насос-турбін, визначити їх оптимальні параметри, враховуючи при цьому особливості роботи. Він дозволяє визначити основні параметри в насосному режимі роботи агрегату, для подальшої перевірки енергетичних та кінематичних параметрів в турбінному режимі. В роботі представлені рівняння математичного моделювання робочого процесу обраним методом при вирішенні задачі впливу геометричних параметрів високонапірної оборотної гідромашини на параметри оптимального режиму. Також даний метод дослідження дозволяє візуалізувати отримані результати у вигляді прогнозної характеристики, графіків розподілу втрат, поверхонь ККД (повного або гідравлічного), т. д. У результаті проведення оптимізаційних розрахунків проточних частин гідромашин (ОРО200, ОРО500) було побудовано поверхні гідравлічного ККД, визначено кінематичні та енергетичні параметри, побудовано прогнозну характеристику, з нанесеною на ній линією максимального значення потужності. Проведений порівняльний аналіз отриманих результатів з результатами чісельного дослідження просторової течії і результатами фізичного експерименту показав добру збіжність, що свідчить про доцільність застосування обраного методу для дослідження високонапірних оборотних гідромашин.
Improvement of the working process of hydroturbines and its regulation systems
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Migushchenko, Ruslan; Potetenko, Oleg; Gasiyk, Alexander; Krupa, Evgeniy
The paper provides the detail analysis of the causes of various types of the vortex motion of the turbulent flow in the inlet parts of the turbine and in the inter-blade channels of the runner. The causes of the appearance of large-scale vortex structures in the meridional sections of the spiral case of radial-axial hydraulic turbines with the heads of 400–500 m are shown. As a result of this phenomenon, in the section of the spiral case the flow is directed in the region of the walls to the runner. In the central part it is directed from the runner, i. e. the spiral case executing its functions of supplying the flow functions only with part of its section – the near-wall zone – where the vortex near-wall flow with increased velocity and energy losses enters to the channels of the runner. These conclusions in the work are argued by extensive experimental data. Energy losses in the spiral case reaches 3–5 % and a complex vortex structure, which enters to the runner, leads to a decrease of the energy characteristics. The flow inlet to the runner using nozzle devices located on the ring in front of the runner is considered in the paper. These nozzle devices increase the velocity by five or more times and provide low losses in the inlet (about 0,5 %) and almost uniform flow in front of the runner with a moment of quantity of motion, which provides an optimal operation of the hydraulic turbine. The improvement of the working flow and control systems is presented in this paper using new design solutions, for which more than ten patents of Ukraine for the invention were obtained. In particular, as a result of this study of the working processes of Francis-Deriaz hydraulic turbines, which allowed the use of blade turbines for the heads of more than 400–500 m up to 800–1000 m with high energy and cavitation characteristics with wide operating areas in terms of rates (powers) and heads, with an increase of 2–7 % average operating efficiency. The working process of a new type of diagonal-axial hydraulic turbine with a very wide operation range in terms of flow and pressure with a significantly increased average operating efficiency, increased operation reliability, which is illustrated by the predictive universal characteristic, is also considered. This characteristic allows the use of rotary-blade hydraulic turbines for heads up to 230–250 m. Therefore, the carried out improvement of the working process of hydraulic turbines and their control systems convincingly proves the advantage of the new scientific and technical solutions in comparison with previously used ones.
Совершенствование рабочего процесса новых типов гидротурбин
(НТУ "ХПИ", 2018) Потетенко, Олег Васильевич; Яковлева, Людмила Константиновна; Самба Битори, Трезор Дес Бекет
В статье представлены перспективные направления в гидроэнергетике, позволяющие существенно расширить зону эксплуатации гидротурбин по напорам и расходам, повысить надежность работы оборудования на пиковых нагрузках, существенно повысить среднеэксплуатационный КПД. Новые конструктивные разработки, связанные с применением сопловых аппаратов, с поворотными выходными элементами позволяют получить необходимый момент импульса (количества движения) для оптимальной работы гидротурбин на напоры вплоть до 80-100 м в случае одноагрегатного использования и вплоть до 300 м в случае сдвоенных прямоточных агрегатов. Новые конструктивные решения, защищенные патентами Украины, и более совершенная система комбинаторной многоэлементной зависимости в системе регулирования радиально-диагональных гидротурбин позволяют впервые в мировой практике их применение на гидроэлектростанциях и гидроаккумулирующих станциях на напоры, превышающие 600 м вплоть до 800-1000 м с высокими, превышающими мировой уровень эксплуатационными показателями. Расширение почти в два раза зоны надежной эксплуатации по расходам (мощностям) и напорам, обеспечивающее радиально-диагональными турбинами, повышение среднеэксплуатационного КПД на 2-7 %, надежности в широкой зоне эксплуатации обеспечивают конкурентоспособность этих типов гидроагрегатов на внешнем рынке. Эксплуатационные и энергетические показатели радиально-диагональных гидротурбин обеспечивают их надежность и долговременную работу в режиме покрытия пиковых нагрузок энергетической электросистемы.
Study of the spatial flow in the flow part of the high-pressure francis turbine
(НТУ "ХПІ", 2018) Mironov, Konstantin Anatolievich; Oleksenko, Yuliia Yuriivna; Mironov, Vadim Konstantinovich
The paper presents some results of a computational study of the spatial turbulent flow of a viscous fluid in the flow part of the high-pressure Francis turbine Fr500, made using the CFX-TASCflow application program package. To improve the energy performance at the preliminary design stage of the turbine, numerical flow simulations should be carried out. This CFD approach reduces costs and time in comparison with the experimental approach and makes it possible to improve and analyze turbine performance and its design before the model is manufactured. The computational complex of programs provides an opportunity to see the picture of pressure distribution, the field of velocity vectors and the movement of fluid particles for substantiation and analysis of results. Numerical modeling of the spatial flow in the flow part of the turbine was carried out to determine changes in the energy characteristics, therefore, the k-ε turbulence model was chosen. As a result of the calculation, the distribution of speeds and pressures in the various elements of the hydraulic turbine was determined at different openings of the guide vane. The analysis of energy losses in the flow part of a Francis turbine: a spiral case, a stator withflat rings, a guide vane, a runner and a draft tube on the optimal operating mode of the hydraulic turbine, as well as an analysis of the effect of opening the guide vane on changes in energy losses in various elements of the flow parts. The results of the computational study confirm that the hydraulic efficiency of a hydraulic turbine largely depends on the losses in the guide vane and the runner, which means it is these elements that should be given the most attention, their design and coordination of the flow in them. The issue of increasing the energy performance of the flow parts of a high-pressure Francis turbine was also considered.
Совершенствование рабочего процесса высоконапорных радиально-осевых и радиально-диагональных гидротурбин
(НТУ "ХПИ", 2017) Потетенко, Олег Васильевич; Яковлева, Людмила Константиновна; Самба Битори, Трезор Дес Бекет
В статье на основе комплексного всестороннего анализа вихревой структуры турбулентного потока в подводящих органах и в межлопастных каналах рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины РО 500 обосновываются причины повышенных потерь энергии гидротурбин на напоры свыше 400 м. На основе новых конструктивных решений и совершенствования рабочего процесса высоконапорных гидротурбин предложены решения повышающие среднеэксплуатационный КПД на (2–5) %. Мощность гидроагрегата при том же диаметре рабочего колеса, и диапазон надежной эксплуатации с высокими энергокавитационными показателями в полтора – два раза, а также применение радиально-диагональных гидротурбин на напоры до 800–1000 м.
Особенности рабочего процесса радиально-осевых гидротурбин на высокие напоры
(НТУ "ХПИ", 2015) Потетенко, Олег Васильевич; Крупа, Евгений Сергеевич
Рассматриваются особенности рабочего процесса высоконапорных радиально-осевых гидротурбин, причины потерь энергии в подводящих органах и в каналах рабочего колеса, а также анализируются современные методы математического моделирования потока. Исследована вихревая структура потока в подводящих органах и в рабочем колесе высоконапорных гидротурбин и причины, влияющие на нестационарность потока. Предложены направления совершенствования проточных частей радиально-осевых гидротурбин.