Численное исследование течения жидкости в проточной части гидротурбины ПЛ20 Кременчугской ГЕС

Abstract

Представлены результаты расчетного исследования пространственного вязкого течения жидкости в проточной части осевой поворотно-лопастной гидротурбины ПЛ20 Кременчугской ГЭС. Моделирование течения выполнено на основе численного интегрирования уравнений Рейнольдса с дополнительным членом, содержащим искусственную сжимаемость. Для учета турбулентных эффектов применена двухпараметрическая модель турбулентности Ментера (SST). Расчеты проведены с помощью программного комплекса IPMflow. Дан анализ структуры потока, осредненных параметров и потерь энергии во всех элементах проточной части гидротурбины при максимальном угле установки лопасти рабочего колеса φ = 35°.

The results of numerical investigation of spatial flow of viscous incompressible fluid in flow part of Kaplan turbine PL20 Kremenchugskaya HPP are shown. Fluid simulation has been carried out on basis of numerical integration of the Reynolds equations with an additional term containing artificial compressibility. The differential two-parameter model of Menter (SST) is applied to take into account turbulent effects. The numerical integration of the equations is carried out using an implicit quasimonotone Godunov scheme of second-order accuracy on space and time. Discretization of the investigated flow part has been made by using unstructured grid with hexagonal cells, with a total of about 4,5 million. The calculations have been conducted by means of the software system IPMFlow, developed at the IPMach NASU. Analysis of flow pattern and the averaged parameters in the typical cross-sections of spiral case, wicket gate, runner and draft tube is given in the article. The dependence of energy losses in all flow part elements of Kaplan turbine upon operation conditions at maximum setting angle of the runner blade φ = 35° is shown.