Оптимизационное проектирование отсасывающей трубы низконапорной радиально-осевой гидротурбины

Предложена методика проектирования отсасывающей трубы радиально-осевой гидротурбины низкого напора, основанная на законе распределения площади поперечного сечения трубы по ее длине, что позволяет существенно повысить эффективность оптимизационного процесса. В среде MATLAB реализована автоматизация процесса проектирования. Оптимизация проведена поэтапно с применением методов построения поверхностей отклика, предварительно верифицированных на тестовой задаче. Результаты исследования показали увеличение коэффициента полезного действия радиально-осевой гидротурбины, в том числе в режимах частичной нагрузки, а также повышение кавитационных характеристик проточной части.
EDN: BYMHAT, https://elibrary/bymhat

Литература

[1] Soucek J., Nowak P. Optimization of elbow draft tubes for variable speed propeller turbine. Water, 2024, vol. 16, no. 10, art. 1457, doi: https://doi.org/10.3390/w16101457

[2] Semenova А.V., Chirkov D.V., Skorospelov V.A. et al. Optimization design of the elbow draft tube of the hydraulic turbine. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2022, vol. 1079, art. 012048, doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/1079/1/012028

[3] Mosonyi E. Water power development. Vol. 1. Low-head power plants. Akad?miai Kiad?, 1987. 880 p.

[4] Kumar S., Cervantes M.J., Gandhi B.K. Flow field analysis of francis turbine draft tube using POD at design and part load operating conditions. JAFM, 2024, vol. 17, no. 4, pp. 770–784, doi: https://doi.org/10.47176/jafm.17.4.2274

[5] Ковалев Н.Н. Гидротурбины. Лининград, Машиностроение, 1971. 584 с.

[6] Барлит В.В. Гидравлические турбины. Киев, Вища школа, 1977. 359 с.

[7] Бусырев А.И., Топаж Г.И. Выбор основных параметров и элементов проточной части реактивных гидротурбин. Санкт-Петербург, Изд-во Политех. ун-та, 2007. 122 с.

[8] Herland I. Design optimization of Francis turbine draft tube. Proc. CRHT X, 2020, vol. 5. URL: https://ttl.ku.edu.np/wp-content/uploads/2020/08/CRHTX-05-Ingelin.pdf

[9] Скороспелов В.А., Турук П.А. Оптимизация поверхности тороидальной отсасывающей трубы гидротурбины. Сибирский журнал индустриальной математики, 2022, т. 25, № 1, с. 121–130, doi: https://doi.org/10.33048/SIBJIM.2022.25.109

[10] Омран М., Жарковский А.А., Щур В.А. Выбор математической модели для расчета течения в проточной части радиально-осевой гидротурбины. Современные технологии и экономика в энергетике. Мат. Межд. науч.-практ. конф. Санкт-Петербург, Политех-Пресс, 2022, с. 207–209.

[11] Жарковский А.А., Щур В.А., Омран М. и др. Автоматизация проектирования рабочих колес радиально-осевых гидротурбин. Известия МГТУ МАМИ, 2021, т. 15, № 4, с. 18–26.

[12] Омран М., Жарковский А.А., Щур В.А. и др. Методика проектирования и оптимизации лопастной системы радиально-осевой гидротурбины. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2023, т. 7, № 1, с. 47–54, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2023-7-1-47-54

[13] Соколова М.А., Семенова А.В. Применение методики прогнозирования кавитационных характеристик при проектировании поворотно — лопастных гидротурбин. Гидравлические машины, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития. Санкт-Петербург, 2018, doi: https://doi.org/10.18720/SPBPU/2/id18-35

[14] Lebede N., Diallo C. A comparative study of optimization techniques on the Rosenbrock function. OJOp, 2024, vol. 13, no. 3, pp. 51–63, doi: https://doi.org/10.4236/ojop.2024.133004