Jakožto rychle reagující obnovitelný zdroj energie hraje vodní energie obvykle roli regulace špičkového výkonu a regulace frekvence v energetické síti, což znamená, že vodní jednotky musí často pracovat za podmínek, které se odchylují od návrhových. Analýzou velkého množství zkušebních dat se ukázalo, že když turbína pracuje za nenávrhových podmínek, zejména při částečném zatížení, objeví se v sací trubce turbíny silné tlakové pulzace. Nízká frekvence těchto tlakových pulzací nepříznivě ovlivní stabilní provoz turbíny a bezpečnost jednotky a dílny. Proto je tlaková pulzace v sací trubce široce znepokojena průmyslem i akademickou obcí.
Od roku 1940, kdy byl poprvé navržen problém pulzace tlaku v sací trubce turbíny, se touto příčinou zabývá a diskutuje mnoho vědců. V současné době se vědci obecně domnívají, že pulzace tlaku v sací trubce za podmínek částečného zatížení je způsobena spirálovým vírovým pohybem v sací trubce; existence víru způsobuje nerovnoměrné rozložení tlaku na průřezu sací trubky a s rotací vírového pásu se otáčí i asymetrické tlakové pole, což způsobuje periodické změny tlaku v čase a vznik tlakových pulzací. Spirálový vír je způsoben vířivým prouděním na vstupu do sací trubky za podmínek částečného zatížení (tj. existuje tangenciální složka rychlosti). Americký úřad pro rekultivaci provedl experimentální studii víru v sací trubce a analyzoval tvar a chování víru za různých stupňů víru. Výsledky ukazují, že spirálový vírový pás se v sací trubce objeví pouze tehdy, když stupeň víru dosáhne určité úrovně. Šroubovitý vír se objevuje za podmínek částečného zatížení, takže pouze tehdy, když je relativní průtok (Q/Qd, Qd je konstrukční průtok) provozu turbíny mezi 0,5 a 0,85, se v sací trubce objeví silné tlakové pulzace. Frekvence hlavní složky tlakových pulzací vyvolaných vírovým pásem je relativně nízká, což odpovídá 0,2 až 0,4násobku rotační frekvence oběžného kola, a čím menší je Q/Qd, tím vyšší je frekvence tlakových pulzací. Kromě toho, když dochází ke kavitaci, vzduchové bubliny generované ve víru zvětšují velikost víru a zesilují tlakové pulzace, a frekvence tlakových pulzací se také mění.
Za podmínek částečného zatížení může pulzace tlaku v sací trubce představovat velkou hrozbu pro stabilní a bezpečný provoz vodní jednotky. Aby se tato pulzace tlaku potlačila, bylo navrženo mnoho nápadů a metod, jako je instalace žeber na stěnu sací trubky a odvětrávání do sací trubky, což jsou dvě účinná opatření. Nishi a kol. použili experimentální a numerické metody ke studiu vlivu žeber na pulzaci tlaku v sací trubce, včetně vlivu různých typů žeber, vlivu počtu žeber a jejich umístění v instalaci. Výsledky ukazují, že instalace žeber může výrazně snížit excentricitu víru a redukovat pulzaci tlaku. Dmitry a kol. také zjistili, že instalace žeber může snížit amplitudu pulzace tlaku o 30 % až 40 %. Účinnou metodou potlačení pulzace tlaku je také odvětrávání z centrálního otvoru hlavní šachty do sací trubky. Stupeň excentricity víru. Kromě toho Nishi a kol. Také se pokusil větrat sací trubici malými otvory na povrchu žebra a zjistil, že tato metoda dokáže potlačit pulzace tlaku a množství potřebného vzduchu je velmi malé, když žebro nemůže fungovat.
Čas zveřejnění: 9. srpna 2022
