Введение к работе
Актуальность работы. Сложные экономические и экологические блемы, возникшие на современном этапе развития, определяют поенные требования к гидроэнергетике. Этим в немалой степени словлена необходимость совершенствования энергетического основания ГЭС и, в первую очередь, основных рабочих органов гид-урбины, к которым относятся, рабочие колеса /РК/.
В настоящее время для расчетного анализа РК гидротурбин раз-отаны двумерные, квазитрехмерные и трехмерные модели протекания кости в турбине. При этом расчетные модели базируются на исполь-ании непосредственно дифференциальных уравнений движения сплош-среды, вариационных принципов механики, методов особенностей .д. Численная реализация этих моделей осуществляется посредст-различных-модификаций методов конечных разностей, конечных центов, граничных элементов и кривизны линий тока. Созданное эснове вышеперечисленных моделей и методов программное обеспе-іе наряду с приемлемой точностью отличается большим объемом эты по заданию исходных данных объекта /особенно при решении дос задач обтекания/, что создает противоречия между довольно эким математическим уровнем существующих методов расчета и іниченвдми возможностями их использования.
В то же время все более_утверждается отношение к численным гедованиям ва математических моделях как экспериментальной >те, что сопровождается некоторый изменением подходов в моде-жании и организации вычислений. Эти новые тенденции сформулн-1Ны в рамках имитационного моделирования, представляющего сопроцесс конструирования имитационной модели реальной системы ютановки эксперимента на ней с целью широкого изучения свойств емы. Имитационное моделирование позволяет существенно повы-I эффективность расчетных исследований путем замены математи-:их моделей сложных систем простыми с вычислительной точки зрэ-моделями идентификации /МИ/, использующими минимальный объем ідннх данных. В этом случае появляются принципиально новые :ожности решения задач анализа и синтеза, в том числе задач метрической оптимизации объектов.
Таким образом, задача применения метода имитационного моде-вания при исследовании и проектировании пройточной части РК ется актуальной.
Цель и задачи работы. Целью данной работы является создаю на основа МИ комплекса программ для оперативного анализа ,геомеі Ні быстроходных радиально-осевых гидротурбин / БРО гидротурбину а также для оптимального выбора основное геометрических параме: РК на начальной стадии проектирования.
Поставленная цель достигается путем применения метода шда ционного моделирования при анализе течения жидкости в области ] гидротурбин. Б соответствии с поставленной целью основными зад; чами работы являлись:
разработка на базе квазитрехмерного подхода методики оц ки энергетических характеристик РК БРО гидротурбин;
постановка и проведение имитационных экспериментов на и делях сложных систем; построение Ш показателей обтекания реше1 профилей;
создание комплекса программ для анализа геометрии РК и оптимального выбора их основных геометрических параметров.
Научная новизна и практическая ценность. Впервые в отечес венном гидротурбостроении для анализа и проектирования РК широ применяются МИ, получаемые в ходе имитационных экспериментов. В процесса решения этой задачи достигнуты новые результаты, ко рые выносятся на защиту:
методика создания высокоэкономичных МИ для анализа геом рий РК ЕРО гидротурбин;
пригодность полученных МИ для расчетных исследований;
качественные выводы о влиянии геометрических параметрої РК на энергетические показатели гидротурбин;
методика оперативного прогнозирования энергобалансовых характеристик Ш БРО гидротурбин;
постановка задачи и алгоритм оптимального выбора основі геометрических параметров РК;
комплекс программ для оперативного анализа и синтеза щ точной части РК БРО гидротурбин на начальном этапе проектировс
ОБОСНОВАННОСТЬ и достоверность результатов определяются:
применением распространенного метода для расчета обтекг решетов профилей лопасти РК;
планированием и проведением имитационных экспериментов, также обработкой, и интерпретацией их результатов в соответстві с научно-обоснованным математическим аппаратом теории планиро: ния эксперимента /ТПЭ/;
положительными результатами решения тестовых и контрольных здач для полученных МИ;
хорошим соответствием расчетных и экспериментальных пока-ателей для серии номенклатурных БРО РК.
Реализация работы. Диссертационная работа выполнена в рам-IX хоздоговора с НПО "ХТЗ" имени С.М.Кирова "Разработать проточно часть радиально-осевой гидротурбины на напоры 40-75 м, про-, эсти исследования по совершенствованию проточной части радиально-эсевой гидротурбины на напор 230-310 м для конкретных проектируе-jx ГЭС". Полученные с помощью разработанной методики прогнозиро-1ния энергобалансовых характеристик РК результаты использовались ж проектировании БРО РК Р075, переданного НПО "ХТЗ", что подт-їрждено соответствующей документацией.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались і научных конференциях преподавателей, сотрудников и аспирантов Н имени В.И.Ленина /Харьков, 1987-1990 гг./, научно-техническом аганаре /НТС/ ПО "ЖЗ" /Ленинград, 1889 и 1990 гг./, НТО кафедры щромашин ЛТТУ /Ленинград, 1990г./, республиканской научно-техни-юкой конференции "Применение вычислительной техники и математи-ских методов в научных исследованиях" /Севастополь, 1990г./, '. Всесоюзной конференции "Моделирование систем информатики" /Ново-[бирск, 1990г./, НТС института проблем машиностроения АН УССР арьков, 1990г./, НТС кафедры ИВЭ МйСИ/Москва, 1991 г./, НТС D "ХТЗ"им. С.М.Кирова /Харьков, 1991г./.
Публикации. Потеме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, глав, выводов, списка литературы из 120 наименований, приложения, цержит ІІ5 страниц машинописного текста, Ц2 иллюстраций, 3 таблицы. Всего 3.1S страниц.
