Поиск оптимальных режимов работы посредством изучения полей скорости в воздушной модели микрогидротурбины
https://doi.org/10.25205/2541-9447-2020-15-2-73-83
Аннотация
Рассматривается вопрос поиска условий оптимальной работы модели микрогидротурбины. Эксперименты проводились в воздушной среде. Поля скорости были измерены в выходном конусе гидротурбины с помощью системы ЛДА. Показано, что с помощью моделирования течения в воздушной среде, используя интегральный параметр крутки S, можно оперативно выявить оптимальные режим работы турбины при заданных параметрах водного ресурса.
Ключевые слова
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Новосибирской области в рамках научного проекта № 18-48-540033.
Об авторах
Д. А. Суслов
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН;
Новосибирский государственный университет
Россия
Россия
Суслов Даниил Андреевич, студент, Новосибирский государственный университет; инженер, Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН
Новосибирск
И. В. Литвинов
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН;
Новосибирский государственный университет
Россия
Россия
Литвинов Иван Викторович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН; старший преподаватель, Новосибирский государственный университет
Новосибирск
Е. В. Гореликов
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН;
Новосибирский государственный университет
Россия
Россия
Гореликов Евгений Юрьевич, ассистент, Новосибирский государственный университет; аспирант, инженер-исследователь, Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН
Новосибирск
С. И. Шторк
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН;
Новосибирский государственный университет
Россия
Россия
Шторк Сергей Иванович, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией 7.1, Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН; главный научный сотрудник, Новосибирский государственный университет
ResearcherID N-2634-2013
Новосибирск
Список литературы
1. Соболин Г. В., Сатункин И. В., Коровин Ю. И. Проблемы использования малых рек и каналов ирригационных систем в целях развития малой гидроэнергетики //Изв. Оренбург. гос. аграр. ун-та. 2004. Т. 2, № 2-1.
2. Щедрин В. Н., Бакланова Д. В., Бондаренко В. Л., Лобанов Г. Л. Оценка перспектив использования малой гидроэнергетики на оросительных системах для обеспечения внутрисистемных потребностей в электроэнергии //Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2017. №. 3 (27).
3. Попелюх И. А., Жданович А. А. Анализ мест установки микро-ГЭС в промышленных стоках г. Новосибирска //Наука технологии инновации. 2013. С. 191–194.
4. Kaunda C. S., Kimambo C. Z., Nielsen T. K. A technical discussion on microhydropower technology and its turbines. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014, vol. 35, p. 445–459.
5. Nishi Y., Kobayashi Y., Inagaki T., Kikuchi N. The design method of axial flow runners focusing on axial flow velocity uniformization and its application to an ultra-small axial flow hydraulic turbine. International Journal of Rotating Machinery, 2016, vol. 2016.
6. Дружинин А. А., Орлова Е. С., Волков А. В., Парыгин А. Г., Наумов А. В., Рыженков А. В., Вихлянцев А. А., Šoukal J., Sedlař M., Komárek M., Pochylý F., Rudolf P., Fialová S. Повышение эффективности малых и микрогидротурбин на основе применения природоподобных технологий для создания автономных источников энергии //Теплоэнергетика. 2019. № 12. С. 1–11.
7. Yassi Y. Improvement of the efficiency of the Agnew micro hydro turbine at part loads due to installing guide vanes mechanism. Energy Conversion and Management, 2010, vol. 51 (10), p. 1970–1975.
8. Singh P., Nestmann F. Experimental optimization of a free vortex propeller runner for micro hydro application. Experimental Thermal and Fluid Science, 2009, vol. 33 (6), p. 991–1002.
9. Sinagra M., Sammartano V., Aricò C., Collura A., Tucciarelli T. Cross-Flow turbine design for variable operating conditions. Procedia Engineering, 2014, vol. 70, p. 1539–1548.
10. Girma M., Dribssa E. Flow simulation and performance prediction of Cross-flow turbine using CFD tool. International Journal of Engineering Research and General Science, 2014, vol. 2 (6), p. 2091–2730.
11. Acharya N., Kim C. G., Thapa B., Lee Y. H. Numerical analysis and performance enhancement of a cross-flow hydro turbine. Renewable energy, 2015, vol. 80, p. 819–826.
12. Khan A. A., Shahzad A., Hayat I., Miah M. S. Recovery of flow conditions for optimum electricity generation through micro hydro turbines. Renewable Energy, 2016, vol. 96, p. 940– 948.
13. Elbatran A. H., Yaakob O. B., Ahmed Y. M., Shabara H. M. Operation, performance and economic analysis of low head micro-hydropower turbines for rural and remote areas: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, vol. 43, p. 40–50.
14. Zhang Y., Liu K., Xian H., Du X. A review of methods for vortex identification in hydroturbines. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018, vol. 81, p. 1269–1285.
15. Shojaeefard M. H., Mirzaei A., Babaei A. Shape optimization of draft tubes for Agnew microhydro turbines. Energy conversion and management, 2014, vol. 79, p. 681–689.
16. Sonin V., Ustimenko A., Kuibin P., Litvinov I., Shtork S. Study of the velocity distribution influence upon the pressure pulsations in draft tube model of hydro-turbine. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2016, vol. 49, p. 82020.
17. Echols W. H., Young J. A. Studies of portable air-operated aerosol generators. Naval research lab. Washington DC, 1963, NRL-5929.
18. Litvinov I., Shtork S., Gorelikov E., Mitryakov A., Hanjalic K. Unsteady regimes and pressure pulsations in draft tube of a model hydro turbine in a range of off-design conditions. Experimental Thermal and Fluid Science, 2018, vol. 91, p. 410–422.
19. Гупта А., Лилли Д., Сайред Н. Закрученные потоки. М.: Мир, 1987.
20. Favrel A., Gomes Pereira Junior J., Landry C., Müller A., Nicolet C., Avellan F. New insight in Francis turbine cavitation vortex rope: role of the runner outlet flow swirl number. Journal of Hydraulic Research, 2018, vol. 56 (3), p. 367–379.
Рецензия
Для цитирования:
Суслов Д.А., Литвинов И.В., Гореликов Е.В., Шторк С.И. Поиск оптимальных режимов работы посредством изучения полей скорости в воздушной модели микрогидротурбины. Сибирский физический журнал. 2020;15(2):73-83. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2020-15-2-73-83
For citation:
Suslov D.A., Litvinov I.V., Gorelikov E.Yu., Shtork S.I. The Search of Optimal Operating Regimes by Studying Velocity Fields in an Air Model of a Microhydroturbine. SIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS. 2020;15(2):73-83. (In Russ.) https://doi.org/10.25205/2541-9447-2020-15-2-73-83
Просмотров:
112
Послать статью по эл. почте 