Gyors reagálású megújuló energiaforrásként a vízenergia általában csúcs- és frekvenciaszabályozási szerepet játszik az elektromos hálózatban, ami azt jelenti, hogy a vízerőműveknek gyakran a tervezési feltételektől eltérő körülmények között kell működniük. Nagyszámú tesztadat elemzése rámutatott, hogy amikor a turbina nem tervezési körülmények között működik, különösen részleges terhelés mellett, erős nyomásingadozás jelenik meg a turbina huzatcsövében. Ennek a nyomásingadozásnak az alacsony frekvenciája hátrányosan befolyásolja a turbina stabil működését, valamint az egység és a műhely biztonságát. Ezért a huzatcső nyomásingadozása széles körben foglalkoztatja az ipart és az akadémiai szférát.
Amióta a turbina huzatcsövében fellépő nyomáspulzáció problémáját először 1940-ben felvetették, számos tudós foglalkozott és vitatkozott vele. Jelenleg a tudósok általában úgy vélik, hogy részleges terhelés mellett a huzatcső nyomáspulzációját a huzatcsőben lévő spirális örvénymozgás okozza; az örvény megléte egyenetlenné teszi a nyomáseloszlást a huzatcső keresztmetszetén, és az örvényszalag forgásával az aszimmetrikus nyomásmező is forog, ami a nyomás időbeli periodikus változását okozza, nyomáspulzációt képezve. A spirális örvényt a huzatcső bemeneténél örvénylő áramlás okozza részleges terhelés mellett (azaz a sebesség tangenciális komponense van). Az Egyesült Államok Reklámautalási Hivatala kísérleti vizsgálatot végzett a huzatcsőben lévő örvényről, és elemezte az örvény alakját és viselkedését különböző örvényfokok mellett. Az eredmények azt mutatják, hogy csak akkor jelenik meg spirális örvénysáv a huzatcsőben, ha az örvény mértéke elér egy bizonyos szintet. A spirális örvény részleges terhelés mellett jelenik meg, így csak akkor jelenik meg erős nyomáspulzáció a huzatcsőben, ha a turbina működésének relatív áramlási sebessége (Q/Qd, ahol Qd a tervezési pontáramlási sebesség) 0,5 és 0,85 között van. Az örvényszalag által indukált nyomáspulzáció főkomponensének frekvenciája viszonylag alacsony, ami a futómű forgási frekvenciájának 0,2-0,4-szeresével egyenértékű, és minél kisebb a Q/Qd, annál nagyobb a nyomáspulzáció frekvenciája. Ezenkívül kavitáció esetén az örvényben keletkező légbuborékok növelik az örvény méretét, és intenzívebbé teszik a nyomáspulzációt, valamint a nyomáspulzáció frekvenciája is megváltozik.
Részleges terhelés esetén a huzatcsőben fellépő nyomáspulzáció nagy veszélyt jelenthet a vízerőmű stabil és biztonságos működésére. A nyomáspulzáció elnyomására számos ötletet és módszert javasoltak, például két hatékony intézkedés a huzatcső falára szerelt bordák és a huzatcsőbe történő szellőztetés. Nishi és munkatársai kísérleti és numerikus módszereket alkalmaztak a bordáknak a huzatcső nyomáspulzációjára gyakorolt hatásának vizsgálatára, beleértve a különböző típusú bordák hatását, a bordák számának és beépítési helyzetének hatását. Az eredmények azt mutatják, hogy a bordák beépítése jelentősen csökkentheti az örvény excentricitását és csökkentheti a nyomáspulzációt. Dmitry és munkatársai azt is megállapították, hogy a bordák beépítése 30%-kal és 40%-kal csökkentheti a nyomáspulzáció amplitúdóját. A főtengely központi furatától a huzatcsőig történő szellőztetés szintén hatékony módszer a nyomáspulzáció elnyomására. Az örvény excentricitásának mértéke. Ezenkívül Nishi és munkatársai... megpróbálták a huzatcsövet a borda felületén lévő kis lyukakon keresztül szellőztetni, és azt tapasztalták, hogy ez a módszer elnyomja a nyomásingadozást, és a szükséges levegőmennyiség nagyon kicsi, amikor a borda nem működik.
Közzététel ideje: 2022. augusztus 9.
