مطالعه عددی تاثیر ایجاد شیار روی مخروطی چرخ پمپ-توربین بر الگوی جریان گردابه ای لوله مکش

نوسانات شدید فشار ناشی از طناب گردابه در مخروطی زیر چرخ و لوله مکش پمپ-توربین در عملکرد بار جزئی حالت توربینی، باعث ایجاد ارتعاشات شدید، سر و صدا و افت عملکرد می شود. متداول ترین روش برای کاهش این نوسانات تزریق هوا از محور توربین است. این روش دارای مشکلاتی نظیر تاثیر منفی بر بازده، هزینه زیاد و پیچیدگی فنی بالا می باشد. در این مقاله، به منظور غلبه بر این مشکلات، ایجاد شیار بر روی سطح مخروطی چرخ به منظور کاهش نوسانات و تغییرات فشار در لوله مکش و به تبع آن کاهش ارتعاشات توربین در دو حالت پمپی و توربینی مطالعه شده است. در این راستا ابتدا هندسه ی چرخ و لوله مکش بر اساس مشخصات هیدرولیکی و اطلاعات موجود از نیروگاه سیاه بیشه طراحی شده است. در ادامه میدان سه بعدی جریان با استفاده از نرم افزار Ansys CFX تحلیل و درستی نتایج با بررسی استقلال حل از شبکه و مقایسه ی با نتایج تجربی راستی آزمایی شده اند. بیشترین اختلاف بین عملکرد طراحی انجام شده و طرح واقعی کمتر از 2 درصد می باشد. نتایج نشان می دهد که ایجاد شیار بروی سطح مخروطی چرخ در حالت توربینی باعث افزایش سرعت زیر مخروطی چرخ، کاهش تغییرات فشار و همچنین کاهش مساحت نواحی کم فشار در ابتدای لوله مکش می شود. بیشترین کاهش تغییرات فشار در ایتدای لوله مکش در دو وضعیت بازشدگی پره های هادی کمتر از 60 % و بیشتر از 90% نقطه اسمی اتفاق می افتد. افزون بر این، حداکثر افت بازده در طرح اصلاح شده کمتر از 3/0 درصد بوده است.