გამწოვი მილის კედელზე ფარფლების დამატების გავლენა ფრენსისის ტურბინის წნევის პულსაციაზე

როგორც სწრაფი რეაგირების განახლებადი ენერგიის წყარო, ჰიდროენერგია, როგორც წესი, ელექტრო ქსელში პიკური და სიხშირის რეგულირების როლს ასრულებს, რაც იმას ნიშნავს, რომ ჰიდროელექტროსადგურებს ხშირად უწევთ მუშაობა საპროექტო პირობებისგან გადახრილ პირობებში. დიდი რაოდენობით სატესტო მონაცემების ანალიზით აღინიშნება, რომ როდესაც ტურბინა მუშაობს არასაპროექტო პირობებში, განსაკუთრებით ნაწილობრივი დატვირთვის პირობებში, ტურბინის გამწოვი მილში ძლიერი წნევის პულსაცია გამოჩნდება. ამ წნევის პულსაციის დაბალი სიხშირე უარყოფითად იმოქმედებს ტურბინის სტაბილურ მუშაობაზე და აგრეგატისა და სახელოსნოს უსაფრთხოებაზე. ამიტომ, გამწოვი მილის წნევის პულსაცია ფართოდ არის შეშფოთებული ინდუსტრიასა და აკადემიურ წრეებში.

მას შემდეგ, რაც ტურბინის გამწოვი მილში წნევის პულსაციის პრობლემა პირველად 1940 წელს წამოიჭრა, ამ მიზეზს მრავალი მეცნიერი განიხილავს და განიხილავს. ამჟამად, მეცნიერები ზოგადად თვლიან, რომ ნაწილობრივი დატვირთვის პირობებში გამწოვი მილის წნევის პულსაცია გამოწვეულია გამწოვი მილში სპირალური მორევის მოძრაობით; მორევის არსებობა წნევის განაწილებას გამწოვი მილის განივი კვეთაზე არათანაბარს ხდის და მორევის ქამრის ბრუნვასთან ერთად, ასიმეტრიული წნევის ველიც ბრუნავს, რაც იწვევს წნევის პერიოდულ ცვლილებას დროთა განმავლობაში, რაც წნევის პულსაციას წარმოქმნის. სპირალური მორევი გამოწვეულია გამწოვი მილის შესასვლელთან მორევიანი ნაკადით ნაწილობრივი დატვირთვის პირობებში (ანუ სიჩქარის ტანგენციალური კომპონენტია). აშშ-ს მელიორაციის ბიურომ ჩაატარა ექსპერიმენტული კვლევა გამწოვი მილში მორევის შესახებ და გააანალიზა მორევის ფორმა და ქცევა სხვადასხვა ხარისხის მორევის ქვეშ. შედეგები აჩვენებს, რომ მხოლოდ მაშინ, როდესაც მორევის ხარისხი გარკვეულ დონეს მიაღწევს, გამწოვი მილში გამოჩნდება სპირალური მორევის ზოლი. სპირალური მორევი ნაწილობრივი დატვირთვის პირობებში ჩნდება, ამიტომ მხოლოდ მაშინ, როდესაც ტურბინის მუშაობის ფარდობითი ნაკადის სიჩქარე (Q/Qd, Qd არის საპროექტო წერტილის ნაკადის სიჩქარე) 0.5-დან 0.85-მდეა, გამწოვ მილში ძლიერი წნევის პულსაცია გამოჩნდება. მორევის ქამრით გამოწვეული წნევის პულსაციის ძირითადი კომპონენტის სიხშირე შედარებით დაბალია, რაც ეკვივალენტურია მორევის ბრუნვის სიხშირის 0.2-დან 0.4-ჯერ მეტისა და რაც უფრო მცირეა Q/Qd, მით უფრო მაღალია წნევის პულსაციის სიხშირე. გარდა ამისა, როდესაც კავიტაცია ხდება, მორევაში წარმოქმნილი ჰაერის ბუშტები ზრდის მორევის ზომას და წნევის პულსაციას უფრო ინტენსიურს ხდის, ასევე შეიცვლება წნევის პულსაციის სიხშირე.
ნაწილობრივი დატვირთვის პირობებში, გამწოვი მილში წნევის პულსაციამ შეიძლება დიდი საფრთხე შეუქმნას ჰიდროელექტროსადგურის სტაბილურ და უსაფრთხო მუშაობას. ამ წნევის პულსაციის ჩასახშობად შემოთავაზებულია მრავალი იდეა და მეთოდი, როგორიცაა გამწოვი მილის კედელზე ფარფლების დაყენება და გამწოვი მილში ვენტილაცია ორი ეფექტური ღონისძიებაა. ნიშიმ და სხვებმა გამოიყენეს ექსპერიმენტული და რიცხვითი მეთოდები ფარფლების გავლენის შესასწავლად გამწოვი მილის წნევის პულსაციაზე, მათ შორის სხვადასხვა ტიპის ფარფლების გავლენის, ფარფლების რაოდენობისა და მათი მონტაჟის პოზიციების გავლენის გათვალისწინებით. შედეგები აჩვენებს, რომ ფარფლების დაყენებას შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს მორევის ექსცენტრულობა და წნევის პულსაცია. დიმიტრიმ და სხვებმა ასევე აღმოაჩინეს, რომ ფარფლების დაყენებას შეუძლია წნევის პულსაციის ამპლიტუდის შემცირება 30%-დან 40%-მდე. მთავარი ლილვის ცენტრალური ხვრელიდან გამწოვი მილში ვენტილაცია ასევე ეფექტური მეთოდია წნევის პულსაციის ჩასახშობად. მორევის ექსცენტრულობის ხარისხი. გარდა ამისა, ნიშიმ და სხვებმა... ასევე სცადეს გამწოვი მილის ვენტილაცია ფარფლის ზედაპირზე არსებული პატარა ნახვრეტების მეშვეობით და აღმოაჩინა, რომ ამ მეთოდს შეუძლია წნევის პულსაციის დათრგუნვა და საჭირო ჰაერის რაოდენობა ძალიან მცირეა, როდესაც ფარფლი ვერ ფუნქციონირებს.