بررسی تجربی - عددی تاثیر تزریق هوا و آب بر نوسانات گرداب توربین فرانسیس

در این مقاله اثرات طناب گرداب در لوله‌مکش توربین فرانسیس یکی از نیروگاه‌های کشور به صورت تجربی و عددی مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا اطلاعات تجربی واحد در چهار ظرفیت تولیدی به مقادیر 22.52، 45.74، 68.73 و 85.60 مگاوات توسط فشارسنج در فاصله 3.199 متر پایین‌تر از چرخ استخراج شد و با استفاده از تبدیل فوریه سریع مشخص گردید که در ظرفیت 45.74 مگاوات بیشترین نوسانات فشار وجود دارد. سپس شبیه‌سازی‌ عددی کل توربین با استفاده از حل گذرا و مدل توربولانسی sas-sst در حالت‌های مختلف انجام گردید. اثرات کاهش نوسانات گرداب در پنج حالت تزریق یعنی 1.5 و 3 درصد فقط آب، 1 و 2 درصد فقط هوا و حالت تزریق همزمان آب و هوا (3 درصد آب و 2 درصد هوا) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین الگوریتمی جهت بهینه‌سازی پارامتر حاصل‌ضرب بازده در ضریب بازیافت فشار بر دامنه قله به قله نوسانات در شرایط مختلف تزریق آب و هوا ارائه شد. نتایج نشان داد حالت تزریق همزمان 1.58 درصد آب و 0.02 درصد هوا نسبت ذکر شده، بیشینه بوده و بهینه‌ترین حالت جهت بهره‌برداری می باشد.

experimental-numerical investigation of the air and water injection effect on francis turbine vortex fluctuations

in this article, the effects of the vortex rope in the francis turbine draft tube in one of iran hydropower plant are studied experimentally and numerically. first, the experimental results of the unit at four operational loads of 22.52, 45.74, 68.73 and 85.60 mw was extracted by a pressure gauge which is located at a distance of 3.199 meters below the runner. according to the fast fourier transform, the load with a power of 45.74 mw had the most pressure fluctuations. then numerical simulation of the whole turbine at different condition was performed using transient solution and sas-sst turbulence model. at five injection condition namely 1.5% and 3% only water, 1% and 2% only air, and the combined injection of water and air (3% water and 2% air) order of vortex fluctuations were investigated. also, an algorithm to optimize the parameter of efficiency multiplication in the pressure recovery coefficient over the peak-to-peak amplitude of fluctuations at different air and water injection was presented. the results showed that injection with 1.58% of water and 0.02% of air, cause the mentioned ratio to be maximum, which is the most optimal condition of operation.