УДК 621.224 МЕТОДЫ CFD-МОДЕЛИРОВАНИЯ (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.