Kama chanzo cha nishati mbadala kinachoitikia haraka, umeme wa maji kwa kawaida huchukua jukumu la udhibiti wa kilele na udhibiti wa masafa katika gridi ya umeme, ambayo ina maana kwamba vitengo vya umeme wa maji mara nyingi vinahitaji kufanya kazi chini ya hali ambazo hutofautiana na hali ya muundo. Kwa kuchanganua idadi kubwa ya data ya majaribio, inaelezwa kwamba wakati turbine inafanya kazi chini ya hali zisizo za muundo, haswa chini ya hali ya mzigo wa sehemu, mdundo mkali wa shinikizo utaonekana kwenye bomba la rasimu ya turbine. Mdundo mdogo wa mdundo huu wa shinikizo utaathiri vibaya uendeshaji thabiti wa turbine na usalama wa kitengo na karakana. Kwa hivyo, mdundo wa shinikizo wa mirija ya rasimu umekuwa na wasiwasi mkubwa na tasnia na wasomi.
Kwa kuwa tatizo la mapigo ya shinikizo kwenye bomba la rasimu ya turbine lilipendekezwa kwa mara ya kwanza mnamo 1940, sababu imekuwa ikihojiwa na kujadiliwa na wasomi wengi. Kwa sasa, wasomi kwa ujumla wanaamini kwamba mapigo ya shinikizo ya bomba la rasimu chini ya hali ya mzigo wa sehemu husababishwa na harakati ya vortex ya ond kwenye bomba la rasimu; uwepo wa vortex hufanya usambazaji wa shinikizo kwenye sehemu ya msalaba wa bomba la rasimu kutokuwa sawa, na kwa mzunguko wa ukanda wa vortex, uwanja wa shinikizo usio na ulinganifu pia unazunguka, na kusababisha shinikizo kubadilika mara kwa mara baada ya muda, na kutengeneza mapigo ya shinikizo. Vortex ya helical husababishwa na mtiririko wa kuzunguka kwenye ingizo la bomba la rasimu chini ya hali ya mzigo wa sehemu (yaani, kuna sehemu ya kasi ya tangential). Ofisi ya Urejeshaji ya Marekani ilifanya utafiti wa majaribio kwenye mzunguko kwenye bomba la rasimu, na kuchanganua umbo na tabia ya vortex chini ya digrii tofauti za mzunguko. Matokeo yanaonyesha kwamba ni wakati tu kiwango cha mzunguko kinafikia kiwango fulani, bendi ya vortex ya ond itaonekana kwenye bomba la rasimu. Vortex ya helical inaonekana chini ya hali ya mzigo usio kamili, kwa hivyo ni wakati tu kiwango cha mtiririko kinachohusiana (Q/Qd, Qd ni kiwango cha mtiririko wa nukta ya muundo) cha operesheni ya turbine ni kati ya 0.5 na 0.85, mapigo makali ya shinikizo yataonekana kwenye bomba la rasimu. Masafa ya sehemu kuu ya mapigo ya shinikizo yanayosababishwa na ukanda wa vortex ni ya chini kiasi, ambayo ni sawa na mara 0.2 hadi 0.4 ya masafa ya mzunguko wa mkimbiaji, na kadiri Q/Qd ilivyo ndogo, masafa ya mapigo ya shinikizo yanavyokuwa juu zaidi. Kwa kuongezea, wakati cavitation inatokea, viputo vya hewa vinavyozalishwa kwenye vortex vitaongeza ukubwa wa vortex na kufanya mapigo ya shinikizo kuwa makali zaidi, na masafa ya mapigo ya shinikizo pia yatabadilika.
Chini ya hali ya mzigo wa sehemu, mdundo wa shinikizo kwenye bomba la rasimu unaweza kuwa tishio kubwa kwa uendeshaji thabiti na salama wa kitengo cha umeme wa maji. Ili kukandamiza mdundo huu wa shinikizo, mawazo na mbinu nyingi zimependekezwa, kama vile kufunga mapezi kwenye ukuta wa bomba la rasimu na kutoa hewa ndani ya bomba la rasimu ni hatua mbili bora. Nishi et al. walitumia mbinu za majaribio na nambari kusoma athari za mapezi kwenye mdundo wa shinikizo la bomba la rasimu, ikiwa ni pamoja na athari za aina tofauti za mapezi, athari za idadi ya mapezi na nafasi zao za usakinishaji. Matokeo yanaonyesha kuwa usakinishaji wa mapezi unaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa utofauti wa vortex na kupunguza mdundo wa shinikizo. Dmitry et al pia waligundua kuwa usakinishaji wa mapezi unaweza kupunguza ukubwa wa mdundo wa shinikizo kwa 30% hadi 40%. Uingizaji hewa kutoka shimo la kati la shimo kuu hadi kwenye bomba la rasimu pia ni njia bora ya kukandamiza mdundo wa shinikizo. Kiwango cha utofauti wa vortex. Kwa kuongezea, Nishi et al. pia walijaribu kuingiza hewa kwenye bomba la kutolea hewa kupitia mashimo madogo kwenye uso wa pezi, na wakagundua kuwa njia hii inaweza kukandamiza mapigo ya shinikizo na kiasi cha hewa kinachohitajika ni kidogo sana wakati pezi haliwezi kufanya kazi.
Muda wa chapisho: Agosti-09-2022
