ict_hpcastra_201812.pdf

• Чирков Денис Владимирович, к.ф.-м.н., с.н.с ИВТ СО РАН;
• Черный Сергей Григорьевич, д.ф.-м.н, директор ИВТ СО РАН;
• Щербаков Павел Константинович, аспирант ИВТ СО РАН

Разработаны математическая модель, численный метод и комплекс программ для расчета автоколебаний давления во всем проточном тракте гидроэлектростанции, вызванные неустойчивостью паро-газового течения в отсасывающей трубе гидротурбины. Математическая модель включает одномерные уравнения гидроакустики для области напорного водовода и трехмерную модель кавитационного течения жидкости в области гидротурбины. Для численного решения уравнений модели применен неявный метод конечных объемов 2-го порядка аппроксимации по времени и по пространству. Для ускорения счета численный алгоритм распараллелен с использованием технологий MPI и OpenMP. Исследовано влияние сгущения пространственной сетки, шага по времени, постановки трехмерного расчета на амплитуду и частоту автоколебаний. Получены зависимости амплитуды автоколебаний от мощности турбины. Результаты расчетов согласуются с экспериментальными данными. Исследовано влияние формы рабочего колеса на амплитуду автоколебаний. Предложена методика проектирования формы рабочего колеса, позволяющая устранить автоколебания на режимах повышенной мощности при сохранении высокого КПД турбины, и тем самым расширить зону устойчивой работы гидравлической турбины.

• Государственное задание ИВТ СО РАН. Тема «Разработка и исследование новых элементов вычислительной технологии решения фундаментальных и прикладных задач аэро-, гидро- и волновой динамики». Руководитель С. Г. Черный.

• Panov L. V., Chirkov D. V., Cherny S. G., Pylev I. M. Numerical simulation of pulsation processes in hydraulic turbine based on 3D model of cavitating flow // Thermophysics and Aeromechanics. 2014. Vol. 21, No. 1. pp. 31-43. ISSN: 0869-8643.
• Chirkov D., Panov L., Cherny S., Pylev I. Numerical simulation of full load surge in Francis turbines based on three-dimensional cavitating flow model // 27th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems (Montreal, Canada, September 22-26). – 2014. – 8 p.
• Chirkov D., Cherny S., Scherbakov P., Zaharov A. Evaluation of range of stable operation of hydraulic turbine based on 1D-3D model of full load pulsations // Proceedings of 6th IAHR Working Group «Cavitation and dynamic problems», 28 June-3 July 2015, Ljubljana, Slovenia: Faculty of Technologies and Systems. 2015. P. 177–184., ISBN 978-961-6770-31-6
• Chirkov D., Scherbakov P., Cherny S., Zakharov A., Skorospelov V. and Turuk P. Mitigation of self-excited oscillations at full load: CFD analysis of air admission and effects of runner design // 28th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems (Grenoble, France, July 4-8). – 2016. – 10 p.
• Chirkov D., Cherny S., Shcherbakov P., Skorospelov V., Zakharov A. Three-dimensional simulation of full load instability in Francis turbines // Journal of Hydraulic Research. 2019. Vol. 57 (5). pp. 623-634.