Проєктування оборотної гідромашини засобами Ansys та дослідження течії у насосному режимі

Abstract

У світовій енергетиці спостерігається перехід до енергоефективності, енергобезпеки та низьковуглецевої енергетики з акцентом на відновлювані джерела та зменшення традиційних потужностей. В Україні до 2035 року ключовим завданням є розробка гідромашин для ГАЕС із напорами до 500 м, зокрема для Закарпатської ГАЕС з потужністю 230 МВт у насосному режимі. Сучасний підхід до проєктування проточних частин ґрунтується на числових дослідженнях, які аналізують вплив геометричних і режимних параметрів на ефективність. САПР дає змогу спроєктувати та в подальшому точно змоделювати параметри, оптимізуючи геометрію лопаток для кращої продуктивності та мінімізації втрат, що зроблено в роботі використовуючи засоби Ansys: Ansys Vista CPD, Ansys BladeGen, Ansys TurboGrid. На основі числового моделювання течії у проточній частині оборотної гідромашини в насосному режимі отримані гідродинамічні характеристики течії (розподіли тисків, швидкостей та інших параметрів). Проточна частина cкладалася з робочого колеса за використання секторного підходу до моделювання, спірального відводу та підводу. Ефективність спроєктованої гідромашини в насосному режимі склала 96 %, що відповідає найкращим світовим зразкам і демонструє спроможність CAD-інструментів створювати високоякісні гідромашини. Результати моделювання й аналізу течії показали рівномірне зростання як статичного, так і загального тиску під час руху рідини вздовж лопаті. Відсутність піків чи провалів тиску від передньої до задньої кромки лопаті свідчить про відсутність критичних зон, які потребують подальшої оптимізації чи досліджень. Проте спостерігається відривання рідини ближче до вихідної кромки, причому зона відривання біля корпусу має більшу площу. Меридіональна швидкість збільшується на передній кромці, що планується оптимізувати в наступних дослідженнях для вирівнювання та зменшення її градієнта.