اثر جریان گردابی در داخل لوله‌ی مکش یک توربین فرانسیس افقی بر کارکرد آن

Abstract

در این پژوهش عملکرد لوله‌ی مکش یک توربین فرانسیس افقی تحت تأثیر جریان گردابی شکل‌گرفته در خروجی چرخ توربین، که هنگام کارکرد توربین در خارج از نقطه‌ی طراحی روی می‌دهد، به‌صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای اطمینان از بالا بودن قابلیت تحلیل عددی، اولین گام داشتن داده‌های تجربی بود. از این‌رو پس از طراحی و ساخت یک پراب )p‌r‌o‌b‌e(سه‌حفره‌یی فشاری، توزیع سرعت‌های محوری و دورانی در دو مقطع، در داخل لوله‌ی مکش اندازه‌گیری شد. از مقادیر به دست آمده در ورودی لوله‌ی مکش )مقطع نخست( به‌عنوان شرایط مرزی در تحلیل عددی سه‌بعدی استفاده شد. از آنجا که در جریان‌های گردابی، گران‌روی )ویسکوزیته‌ی( جریان مغشوش غیرایزوتروپ است، برای اطمینان‌یافتن از دقت پاسخ‌ها از روش R‌S‌M برای مدل‌سازی تنش‌های رینولدزی استفاده شده است. نتایج تجربی و عددی برای مؤلفه‌های سرعت محوری و دورانی در مقطع دوم، با هم هماهنگی قابل قبولی داشتند. بررسی اثر جریان گردابی بر عملکرد لوله‌ی مکش که برای سه نقطه‌ی کارکرد توربین به‌ روش عددی صورت گرفت، نشان از کاهش کارایی لوله‌ی مکش در اثر وجود چنین جریانی داشت. بدیهی است که در این‌صورت توان تولیدی توربین نیز کاهش می‌یابد.