Метод оценки теоретических характеристик малых осевых гидротурбин

В статье рассматривается метод проектирования лопастной системы гидротурбины. Предлагаемая методика основывается на разработке обобщенного поэтапного метода, включающего проектирование скелетной поверхности лопасти осевой микрогидротурбины, и последующего исследования эффективности рабочего колеса. Методика опирается на современные методы исследований и сопровождается полным циклом проектирования: от задания начальных условий до создания 3D-модели рабочих органов гидротурбины. Разработанный алгоритм проектирования позволяет добиться упрощения и ускорения процесса проектирования малых гидротурбин. В заключение представлены прикладное применение и направления возможного совершенствования данной методики.

1. Люкайтис В. Ю., Глушков С. Ю. Автономные энергокомплексы, гибридные конструкции с применением возобновляемых источников энергии // Силовое и энергетическое оборудование. Автономные системы. 2019. Т. 2, вып. 2. С. 111–120. DOI: 10.32464/2618-8716-2019-2-2-111-120.

2. Дружинин А. А., Парыгин А. Г., Волков А. В. [и др.]. К вопросу о совершенствовании элементов проточной части малых и микрогидротурбин для автономных энергоисточников // Насосы. Турбины. Системы. 2018. № 3 (28). С. 62–75. EDN: YUJVVB.

3. Abdul M., Priyono S., Aryadi S. [et al.]. Design Optimization of Axial Hydraulic Turbine for Very Low Head Application // Energy Procedia. 2015. Vol. 68. DOI: 10.1016/j.egypro.2015.03.255.

4. Chen J., Engeda A. Standard module hydraulic technology: A novel geometrical design methodology and analysis for a lowhead hydraulic turbine system, Part I: General design methodology and basic geometry considerations // Energy. 2020. Vol. 196. 117151. DOI: 10.1016/j.energy.2020.117151.

5. Ильичев В. Ю., Юрик Е. А., Трутнев Д. С. Обобщённая методика автоматизированного проектирования обратимых гидротурбин // Научное обозрение. Технические науки. 2019. № 5. С. 5–10. EDN: UXNGNJ.

6. Жарковский А. А., Щур В. А., Омран М. [и др.]. Автоматизация проектирования рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины // Известия МГТУ «МАМИ». 2021. № 4 (50). С. 18–26. DOI: 10.31992/2074-0530-2021-50-4-18-26.

7. Банников Д. В., Черный С. Г., Чирков Д. В. [и др.]. Оптимизационное проектирование формы проточной части гидротурбины и анализ течения в ней // Вычислительные технологии. 2010. Т. 15, № 4. С. 73–94.

8. Астракова А. С., Банников Д. В., Чёрный С. Г. [и др.]. Численные методы оптимизационного проектирования проточных частей гидротурбин // Вычислительные технологии. 2014. Т. 19, № 1. C. 20–39. EDN: RYYHAH.

9. Лобарева И. Ф., Скороспелов В. А., Турук П. А. [и др.]. Об одном подходе к оптимизации формы лопасти гидротурбины // Вычислительные технологии. 2005. Т. 10, № 6. C. 52–74. EDN: KWZJBH.

10. Xia X., Luo H., Li S. [et al.]. Characteristics and factors of mode families of axial turbine runner // International Journal of Mechanical Sciences. 2023. Vol. 251. 108356. DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2023.108356.

11. ОСТ 108.023.107-85. Турбины гидравлические горизонтальные капсульные. Введ. 01–01–1986. Москва, 1986. 38 с.

12. Барлит В. В. Гидравлические турбины. Киев: Вища школа, 1977. 360 с.

13. Ковалёв Н. Н. Гидротурбины: Конструкции и вопросы проектирования. 2-е изд., доп. и перераб. Ленинград: Машиностроение, 1971. 584 с.

14. Ермаков И. Н., Орахелашвили Б. М., Лямасов А. К. [и др.]. Математическое моделирование рабочих органов осевой гидротурбины малой ГЭС // Гидравлика. 2022. № 15. C. 1–12. EDN: UUTIHO.

15. Викторов Г. В. Гидродинамическая теория решеток. Москва: Высшая школа, 1969. 368 c.