డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్ గోడకు రెక్కలను జోడించడం వల్ల ఫ్రాన్సిస్ టర్బైన్ యొక్క పీడన స్పందనపై ప్రభావం

వేగంగా స్పందించే పునరుత్పాదక శక్తి వనరుగా, జలవిద్యుత్ సాధారణంగా పవర్ గ్రిడ్‌లో గరిష్ట ఉత్పత్తి నియంత్రణ మరియు పౌనఃపున్య నియంత్రణ పాత్రను పోషిస్తుంది. దీని అర్థం, జలవిద్యుత్ యూనిట్లు తరచుగా రూపకల్పన పరిస్థితులకు భిన్నమైన పరిస్థితులలో పనిచేయవలసి ఉంటుంది. పెద్ద సంఖ్యలో పరీక్షా డేటాను విశ్లేషించడం ద్వారా, టర్బైన్ రూపకల్పనకు భిన్నమైన పరిస్థితులలో, ముఖ్యంగా పాక్షిక లోడ్ పరిస్థితులలో పనిచేసినప్పుడు, టర్బైన్ యొక్క డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్‌లో బలమైన పీడన స్పందనలు (ప్రెజర్ పల్సేషన్) కనిపిస్తాయని తేలింది. ఈ పీడన స్పందనల యొక్క తక్కువ పౌనఃపున్యం, టర్బైన్ యొక్క స్థిరమైన పనితీరును మరియు యూనిట్, వర్క్‌షాప్ భద్రతను ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. అందువల్ల, డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్ యొక్క పీడన స్పందనల గురించి పరిశ్రమ మరియు విద్యావేత్తలు విస్తృతంగా ఆందోళన వ్యక్తం చేస్తున్నారు.

1940లో టర్బైన్ డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్‌లో పీడన స్పందన సమస్యను మొదటిసారిగా ప్రతిపాదించినప్పటి నుండి, దీని కారణంపై చాలా మంది పండితులు ఆందోళన చెంది, చర్చించారు. ప్రస్తుతం, పాక్షిక లోడ్ పరిస్థితులలో డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్‌లో పీడన స్పందనకు కారణం, డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్‌లోని సర్పిలాకార సుడిగుండాల కదలిక అని పండితులు సాధారణంగా నమ్ముతారు; ఈ సుడిగుండాల ఉనికి డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్ యొక్క అడ్డుకోతపై పీడన పంపిణీని అసమానంగా చేస్తుంది, మరియు సుడిగుండాల పట్టీ యొక్క భ్రమణంతో, అసమాన పీడన క్షేత్రం కూడా తిరుగుతుంది, దీనివల్ల పీడనం కాలంతో పాటు ఆవర్తనంగా మారుతూ, పీడన స్పందనను ఏర్పరుస్తుంది. పాక్షిక లోడ్ పరిస్థితులలో (అంటే, వేగంలో స్పర్శరేఖీయ భాగం ఉన్నప్పుడు) డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్ ప్రవేశద్వారం వద్ద సుడిగుండాల ప్రవాహం వలన సర్పిలాకార సుడిగుండం ఏర్పడుతుంది. యుఎస్ బ్యూరో ఆఫ్ రెక్లమేషన్ డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్‌లోని సుడిగుండాలపై ఒక ప్రయోగాత్మక అధ్యయనాన్ని నిర్వహించి, వివిధ సుడిగుండాల డిగ్రీల వద్ద సుడిగుండం ఆకారం మరియు ప్రవర్తనను విశ్లేషించింది. సుడిగుండాల డిగ్రీ ఒక నిర్దిష్ట స్థాయికి చేరుకున్నప్పుడు మాత్రమే డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్‌లో సర్పిలాకార సుడిగుండాల పట్టీ కనిపిస్తుందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. పాక్షిక లోడ్ పరిస్థితులలో హెలికల్ సుడిగుండం కనిపిస్తుంది, కాబట్టి టర్బైన్ ఆపరేషన్ యొక్క సాపేక్ష ప్రవాహ రేటు (Q/Qd, Qd అనేది డిజైన్ పాయింట్ ప్రవాహ రేటు) 0.5 మరియు 0.85 మధ్య ఉన్నప్పుడు మాత్రమే డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్‌లో తీవ్రమైన పీడన స్పందన కనిపిస్తుంది. సుడిగుండం బెల్ట్ ద్వారా ప్రేరేపించబడిన పీడన స్పందన యొక్క ప్రధాన భాగం యొక్క పౌనఃపున్యం సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది రన్నర్ యొక్క భ్రమణ పౌనఃపున్యానికి 0.2 నుండి 0.4 రెట్లు సమానం, మరియు Q/Qd ఎంత తక్కువగా ఉంటే, పీడన స్పందన పౌనఃపున్యం అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. అదనంగా, కావిటేషన్ సంభవించినప్పుడు, సుడిగుండంలో ఏర్పడిన గాలి బుడగలు సుడిగుండం పరిమాణాన్ని పెంచి, పీడన స్పందనను మరింత తీవ్రతరం చేస్తాయి, మరియు పీడన స్పందన యొక్క పౌనఃపున్యం కూడా మారుతుంది.
పాక్షిక లోడ్ పరిస్థితులలో, డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్‌లోని పీడన స్పందన జలవిద్యుత్ యూనిట్ యొక్క స్థిరమైన మరియు సురక్షితమైన కార్యకలాపాలకు గొప్ప ముప్పును కలిగిస్తుంది. ఈ పీడన స్పందనను అణచివేయడానికి, అనేక ఆలోచనలు మరియు పద్ధతులు ప్రతిపాదించబడ్డాయి, ఉదాహరణకు డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్ గోడపై ఫిన్‌లను అమర్చడం మరియు డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్‌లోకి వెంటింగ్ చేయడం అనేవి రెండు ప్రభావవంతమైన చర్యలు. నిషి మరియు ఇతరులు, వివిధ రకాల ఫిన్‌ల ప్రభావాలు, ఫిన్‌ల సంఖ్య మరియు వాటి సంస్థాపన స్థానాల ప్రభావాలతో సహా, డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్ యొక్క పీడన స్పందనపై ఫిన్‌ల ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి ప్రయోగాత్మక మరియు సంఖ్యా పద్ధతులను ఉపయోగించారు. ఫిన్‌లను అమర్చడం వల్ల సుడిగుండం యొక్క వికేంద్రతను గణనీయంగా తగ్గించి, పీడన స్పందనను తగ్గించవచ్చని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. డిమిత్రి మరియు ఇతరులు కూడా ఫిన్‌లను అమర్చడం వల్ల పీడన స్పందన యొక్క వ్యాప్తిని 30% నుండి 40% వరకు తగ్గించవచ్చని కనుగొన్నారు. ప్రధాన షాఫ్ట్ యొక్క మధ్య రంధ్రం నుండి డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్‌కు వెంటిలేషన్ చేయడం కూడా పీడన స్పందనను అణచివేయడానికి ఒక ప్రభావవంతమైన పద్ధతి. సుడిగుండం యొక్క వికేంద్రత స్థాయి. దీనికి అదనంగా, నిషి మరియు అతని సహచరులు కూడా ఫిన్ ఉపరితలంపై ఉన్న చిన్న రంధ్రాల ద్వారా డ్రాఫ్ట్ ట్యూబ్‌కు గాలిని అందించడానికి ప్రయత్నించారు మరియు ఈ పద్ధతి పీడన స్పందనను అణచివేయగలదని, అలాగే ఫిన్ పనిచేయలేని సమయంలో అవసరమయ్యే గాలి పరిమాణం చాలా తక్కువగా ఉంటుందని కనుగొన్నారు.