МЕТОДЫ CFD - МОДЕЛИРОВАНИЯ (В SOLIDWORKS) ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТУРБИНЫ

Аннотация

В данной статье исследованы гидродинамические характеристики турбины Банки (cross - flow), предназначенной для микро - гидроэлектростанций, работающих при низком расходе воды, с использованием методов цифрового моделирования. Основная задача исследования состоит в моделировании рабочего процесса высокоэффективной турбины для микро - ГЭС, применяемой в оросительных каналах, малых реках и искусственных водных сооружениях, а также в определении её оптимальных конструктивных параметров. Для достижения этой цели была использована программа SolidWorks Flow Simulation, в которой создана модель турбины, а процесс прохождения воды между лопатками проанализирован методом вычислительной гидродинамики (CFD). В ходе моделирования были изучены такие важные параметры, как скорость потока, градиент давления, угол входа, частота вращения и крутящий момент. В исследовании установлено, что гидродинамические процессы при низком напоре (0,5 – 2 м водяного столба) остаются стабильными. При увеличении скорости потока наблюдалось линейное увеличение частоты вращения турбины: около 36 – 40 об/мин при скорости 0,5 м/с и 145 – 160 об/мин при 2,0 м/с. Было выявлено, что увеличение числа лопаток с 24 до 36 приводит к изменению частоты вращения на 4 – 6%, при этом большее количество лопаток способствует более плавному распределению потока и стабильности крутящего момента. Результаты CFD-симуляции подтвердили эффективную работу конструкции турбины Банки при низком напоре воды.

Ключевые слова

Литература

1. Мирзаев, Н. Т. Gidravlika asoslari. – Toshkent: O‘zbekiston Milliy universiteti nashriyoti, 2018.
2. Сидоров, А. П. Гидравлика открытых русел. – Санкт - Петербург: Лань, 2010.
3. Mavlonov, M. M. Gidravlik jarayonlarni matematik modellashtirish. – Toshkent: Fan va texnologiya, 2017.
4. SolidWorks Corporation. (2023). SolidWorks Flow Simulation Technical Reference. Dassault Systèmes.
5. Fiuzat, A. A., & Akerkar, R. (1980). Efficiency testing of cross - flow turbine. ASCE Journal of Hydraulic Engineering, 106(1), 23 – 35.
6. Ramos, H. M., & Borga, A. (1999). Pump as turbine: a bibliographical review. Renewable Energy, 6(3), 17 – 31.
7. SKAT. (1993). Micro - Hydro Power: A Guide for Development Workers. SKAT/ITDG Publishing.
8. Mockmore, C. A., & Merryfield, F. (1949). The Banki Water Turbine. Engineering Experiment Station, Oregon State System of Higher Education.
9. Dey, S., Samanta, A., & Bandyopadhyay, A. (2014). Performance analysis of cross - flow water turbine. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 3(6), 1237 – 1242.
10. Desai, A., & Chaudhari, M. (2017). Design and Analysis of Cross Flow Turbine. International Journal of Advance Engineering and Research Development, 4(6), 352 – 357.
11. Miller, D., & Antonopolous, A. A. (2018). Hydraulic Turbines: Design & Performance. Springer.
12. Paish, O. (2002). Small hydro power: technology and current status. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 6(6), 537 – 556.