RU202408U1

RU202408U1 - STAND FOR SIMULATION OF FLOW REGIMES IN THE SUCTION PIPE OF A HYDRAULIC TURBINE

Info

Publication number: RU202408U1
Application number: RU2020132648U
Authority: RU
Inventors: Евгений Юрьевич Гореликов; Иван Викторович Литвинов; Даниил Андреевич Суслов; Сергей Иванович Шторк
Priority date: 2020-10-01
Filing date: 2020-10-01
Publication date: 2021-02-16

Abstract

Полезная модель относится к испытательной технике, в частности к устройствам для моделирования режимов течения в отсасывающей трубе гидротурбины и может быть использована для расширения диапазона устойчивой и надежной эксплуатации ГЭС, в том числе в области неоптимальных режимов работы гидротурбины.Технический результат: улучшение характеристик потока, натекающего на пару ротор-статор, расширение управляющих параметров стенда: объемного расхода воздуха, частоты вращения ротора, улучшение равномерности потока, натекающего на пару ротор-статор, возможность варьирования его уровня турбулентности.Стенд для моделирования режимов течения в отсасывающей трубе гидротурбины, включает в себя: корпус стенда, в котором установлены выравнивающая сетка, сопло Витошинского, две лопаточные решетки - ротор и статор, неподвижный вал и тело обтекания, жестко связанные друг с другом и статором и установленные по центру пары ротор-статор, корпус статора, обеспечивающий крепление статора к корпусу стенда, подшипники, удерживающие корпус ротора и, таким образом, центрирующие ротор в корпусе стенда, фланец, обеспечивающий крепление конуса отсасывающей трубы к корпусу стенда, причем на внешней поверхности корпуса ротора выполнена профилированная канавка, в которой размещен осуществляющий вынужденное вращение ротора приводной ремень. 2 ил.The utility model relates to testing equipment, in particular to devices for simulating flow regimes in a draft tube of a hydraulic turbine and can be used to expand the range of stable and reliable operation of a hydroelectric power station, including in the field of non-optimal operating modes of a hydraulic turbine. per rotor-stator pair, expanding the control parameters of the stand: volumetric air flow rate, rotor speed, improving the uniformity of the flow flowing onto the rotor-stator pair, the possibility of varying its level of turbulence. The stand for modeling flow regimes in the suction pipe of a hydraulic turbine includes: the body of the stand, in which the leveling grid, the Vitoshinsky nozzle, two blade grids - the rotor and the stator, the stationary shaft and the body of the streamline are installed, rigidly connected to each other and the stator and installed in the center of the rotor-stator pair, the stator body, which provides the stator to the body stand up bearings that hold the rotor housing and, thus, center the rotor in the stand housing, a flange that secures the cone of the suction pipe to the stand housing, and on the outer surface of the rotor housing there is a profiled groove in which a drive belt for forced rotation of the rotor is placed. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к испытательной технике, в частности к устройствам для моделирования режимов течения в отсасывающей трубе гидротурбины и может быть использована для расширения диапазона устойчивой и надежной эксплуатации ГЭС, в том числе в области неоптимальных режимов работы гидротурбины.The utility model relates to testing equipment, in particular to devices for simulating flow regimes in the draft tube of a hydraulic turbine and can be used to expand the range of stable and reliable operation of hydroelectric power plants, including in the field of non-optimal operating modes of a hydraulic turbine.

Известной проблемой, приводящей к снижению эффективности и безопасности работы гидроагрегата, является формирование вихревого жгута в конусе отсасывающей трубы гидротурбины. Вихревой жгут порождает сильные периодические пульсации давления, а из-за присутствия поворотного колена в конструкции отсасывающей трубы пульсации распространяются по всему проточному тракту гидротурбины. В связи с этим необходимо разрабатывать методики, позволяющие предсказывать и прогнозировать развитие данного эффекта при нерасчетных режимах работы гидроагрегата.A known problem, leading to a decrease in the efficiency and safety of the operation of the hydraulic unit, is the formation of a vortex bundle in the cone of the suction pipe of the hydraulic turbine. The vortex bundle generates strong periodic pressure pulsations, and due to the presence of the bend in the design of the suction pipe, the pulsations spread throughout the flow path of the hydraulic turbine. In this regard, it is necessary to develop methods that allow predicting and predicting the development of this effect under off-design operating modes of the hydraulic unit.

В настоящее время основным инструментом для проектирования и оптимизации геометрии отсасывающих труб гидротурбин являются методы компьютерного моделирования (CFD), но неоднозначность выбора моделей турбулентности в закрученном потоке не дают должной уверенности в результатах расчетов. Вследствие чего проводят дополнительную верификацию численных кодов на основе эмпирических данных. Проведение детальных экспериментальных исследований на натурных турбинах невозможно или представляет собой большую сложность. Выходом из этой ситуации является использование уменьшенных лабораторных моделей [Алексеенко С.В., Дектерев А.А., Литвинов И.В., Минаков А.В., Пылев И.М., Шандро А.И., Шторк С.И. Численное и экспериментальное моделирование течения в отсасывающей трубе гидротурбины // Журнал Сибирского федерального университета. Серия «Техника и технологии». 2011. №5. С. 489-503; Скрипкин С.Г., Цой М.А., Шторк С.И. Экспериментальное исследование формирования двойного перцессирующего вихревого жгута в модельных отсасывающих трубах // Вестник Новосиб. гос. ун-та. Серия: Физика. 2015. Т. 10, вып. 2. С. 73-82; Скрипкин С.Г., Куйбин П.А., Шторк С.И. Влияние инжекции воздуха на параметры закрученного течения в модели отсасывающей трубы TURBINE-99 // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41, вып. 13. С. 48-55].Currently, computer simulation (CFD) methods are the main tool for designing and optimizing the geometry of the suction tubes of hydraulic turbines, but the ambiguity in the choice of turbulence models in a swirling flow does not give due confidence in the calculation results. As a result, additional verification of numerical codes is carried out on the basis of empirical data. Detailed experimental research on full-scale turbines is impossible or very difficult. A way out of this situation is the use of reduced laboratory models [Alekseenko S.V., Dekterev A.A., Litvinov I.V., Minakov A.V., Pylev I.M., Shandro A.I., Shtork S.I. ... Numerical and experimental modeling of the flow in the suction tube of a hydraulic turbine // Journal of the Siberian Federal University. Series "Technique and Technology". 2011. No. 5. S. 489-503; Skripkin S.G., Tsoi M.A., Shtork S.I. Experimental study of the formation of a double percessing vortex bundle in model suction pipes. Novosibirsk Bulletin. state un-that. Series: Physics. 2015.Vol. 10, no. 2.S. 73-82; Skripkin S.G., Kuibin P.A., Shtork S.I. Influence of air injection on the parameters of swirling flow in the model of the TURBINE-99 exhaust pipe // Technical Physics Letters. 2015.Vol. 41, no. 13. S. 48-55].

При этом в связи с широким развитием численных методов на первый план выходит не задача непосредственного перенесения результатов, полученных на модельной установке, на натурные условия, а возможность провести верификацию численных методов в большом диапазоне изменения параметров течения. Такой диапазон может быть обеспечен при проведении экспериментального моделирования, где модели являются упрощенными, но, тем не менее, повторяют все особенности натурной проточной части гидротурбины. Для достоверности эксперимента важно также не вносить существенных возмущений в поток, т.е. использовать бесконтактные методы исследования.In this case, in connection with the wide development of numerical methods, it is not the problem of directly transferring the results obtained on the model setup to field conditions that comes to the fore, but the possibility of verifying numerical methods in a wide range of variation of flow parameters. Such a range can be provided when carrying out experimental modeling, where the models are simplified, but, nevertheless, repeat all the features of the full-scale flow path of the hydraulic turbine. For the reliability of the experiment, it is also important not to introduce significant disturbances into the flow, i.e. use non-contact research methods.

В работах [Bosioc A., Tanasa С., Susan-Resiga R., Muntean S. 2D LDV Measurements of Swirling Flow in a Simplified Draft Tube // Conf. Model. Fluid Flow. 2009; Chen Chang-Kun, Nicolet Christophe, Yonezawa Koichi, Farhat Mohamed, Avellan Francois, Miyazawa Kazuyoshi, Tsujimoto Yoshinobu. Experimental Study and Numerical Simulation of Cavity Oscillation in a Diffuser with Swirling Flow // Int. J. Fluid Mach. Syst. Korean Fluid Machinery Association. 2010. Vol. 3, №1. P. 80-90; Susan-Resiga R., Muntean S., Tanasa C., Bosioc A. Hydrodynamic Design and Analysis of a Swirling Flow Generator // Proc. 4th Ger. - Rom. Work. Turbomach. Hydrodyn. (GRoWTH). Stuttgart, 2008] показана возможность физического моделирования без воспроизведения геометрии всего тракта гидротурбины (спиральной камеры, статорных колонн, направляющего аппарата).In [Bosioc A., Tanasa C., Susan-Resiga R., Muntean S. 2D LDV Measurements of Swirling Flow in a Simplified Draft Tube // Conf. Model. Fluid Flow. 2009; Chen Chang-Kun, Nicolet Christophe, Yonezawa Koichi, Farhat Mohamed, Avellan Francois, Miyazawa Kazuyoshi, Tsujimoto Yoshinobu. Experimental Study and Numerical Simulation of Cavity Oscillation in a Diffuser with Swirling Flow // Int. J. Fluid Mach. Syst. Korean Fluid Machinery Association. 2010. Vol. 3, no. 1. P. 80-90; Susan-Resiga R., Muntean S., Tanasa C., Bosioc A. Hydrodynamic Design and Analysis of a Swirling Flow Generator // Proc. 4th Ger. - Rom. Work. Turbomach. Hydrodyn. (GRoWTH). Stuttgart, 2008] shows the possibility of physical modeling without reproducing the geometry of the entire path of the hydraulic turbine (spiral chamber, stator columns, guide vane).

Еще одним существенным упрощением при экспериментальном моделировании является замена водной среды на воздушную [Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1974. 480 с.; Nishi Michihiro, Yano Masahiro, Miyagawa Kazuyoshi. A preliminary study on the swirling flow in a conical diffuser with jet issued at the center of the inlet // Sci. Bull. «Politehnica» Univ. Timisoara Trans. Mech. 2007. Vol. 52 (66). P. 198-202]. Это позволяет производить монтаж установки, не сталкиваясь с проблемой надежной герметизации соединений, и оперативно вносить изменения в геометрию отсасывающей трубы.Another significant simplification in experimental modeling is the replacement of an aqueous medium with an air one [Povkh I.L. Aerodynamic experiment in mechanical engineering. L .: Mashinostroenie, 1974.480 p .; Nishi Michihiro, Yano Masahiro, Miyagawa Kazuyoshi. A preliminary study on the swirling flow in a conical diffuser with jet issued at the center of the inlet // Sci. Bull. "Politehnica" Univ. Timisoara Trans. Mech. 2007. Vol. 52 (66). P. 198-202]. This allows the installation of the installation without facing the problem of reliable sealing of the joints, and promptly make changes to the geometry of the suction pipe.

Известен стенд [Куйбин П.А., Литвинов И.В., Сонин В.И., Устименко А.С., Шторк С.И. Моделирование условий закрученного потока на входе в отсасывающую трубу для различных режимов работы гидротурбины // Вестн. Новосиб. гос. ун-та. Серия: Физика. 2016. Т. 11, №1. С. 56-65], содержащий корпус, сервопривод, входные патрубки, сопло Витошинского, выравнивающую сетку (решетку), статор, ротор, подшипники, центрующий фланец, конус отсасывающей трубы, тело обтекания.Known stand [Kuibin PA, Litvinov IV, Sonin VI, Ustimenko AS, Shtork SI. Simulation of the conditions of swirling flow at the inlet to the suction pipe for different operating modes of the hydraulic turbine // Vestn. Novosib. state un-that. Series: Physics. 2016.Vol. 11, No. 1. P. 56-65], containing a housing, a servo drive, inlet pipes, a Vitoshinsky nozzle, a leveling grid (grating), a stator, a rotor, bearings, a centering flange, a cone of a suction pipe, a streamline body.

Подача воздуха в модель отсасывающей трубы осуществлялась с помощью воздуходувки МТ-М1С-7.5 (Qmax=550 м³/ч, Р=0,4 бар - максимальные значения для воздуходувки без нагрузки). Частота вращения ротора задавалась сервоприводом СПШ10-3410, который обеспечивал точное задание частоты вращения рабочего колеса в пределах от 0 до 3000 об./мин. Все управление стендом осуществлялось с помощью компьютера. Благодаря специальному программному обеспечению можно было поддерживать заданный режим в течение необходимого времени с погрешностью 1,5 и 0,5% для выставления расхода Q и частоты вращения ротора (рабочего колеса) n соответственно. Поток перед статором выравнивался с помощью системы решеток. Более равномерному распределению потока способствовало также сопло Витошинского.Air was supplied to the model of the draft tube using an MT-M1S-7.5 blower (Qmax = 550 m ³ / h, P = 0.4 bar - the maximum values for the blower without load). The rotor speed was set by the SPSh10-3410 servo drive, which ensured the exact setting of the impeller speed in the range from 0 to 3000 rpm. All control of the stand was carried out using a computer. Thanks to special software, it was possible to maintain the specified mode for the required time with an error of 1.5 and 0.5% to set the flow rate Q and the rotor (impeller) speed n, respectively. The flow in front of the stator was leveled using a grid system. A more even distribution of the flow was also facilitated by the Vitoshinsky nozzle.

В конусе модели отсасывающей трубы часть стенки была заменена стеклянным прямоугольным окном, для доступа измерительных лучей лазерно-допплеровского анемометра (ЛДА). Для работы ЛДА нужно было обеспечить в потоке необходимое количество трассеров, поэтому в воздушный поток подавался аэрозоль парафинового масла со средним диаметром частиц 1-3 мкм.In the cone of the model of the suction pipe, part of the wall was replaced by a glass rectangular window for access to the measuring beams of the laser-Doppler anemometer (LDA). For the LDA to work, it was necessary to provide the required number of tracers in the flow; therefore, an aerosol of paraffin oil with an average particle diameter of 1-3 μm was supplied to the air flow.

Для измерения пульсаций давления использовались акустические датчики: измерительный шумомер Туре 2250 фирмы «Bruel&Kjaer», а также измерительные микрофоны Behringer ЕСМ8000. На сменном конусе без оптического доступа были изготовлены отверстия диаметром 12 мм для ввода акустических датчиков заподлицо со стенками. Сигналы опрашивались с помощью АЦП L-Card Е-440.To measure pressure pulsations, acoustic sensors were used: a measuring sound level meter Ture 2250 from Bruel & Kjaer, as well as measuring microphones Behringer ECM8000. On a replaceable cone without optical access, holes with a diameter of 12 mm were made for inserting acoustic sensors flush with the walls. The signals were interrogated using an L-Card E-440 ADC.

Недостатками стенда является передача крутящего момента ротору с помощью вала по центру. При этом возникают технические трудности, связанные с балансировкой вала. Также при таком способе поток на вход рабочего участка приходится заводить с помощью патрубков, а затем выравнивать с помощью специальных решеток. Требование равномерности потока важно выдерживать для использования численных методов расчета течения в гидроагрегатах. Еще одним недостатком является отсутствие возможности повысить частоту оборотов ротора и расхода воздуха за счет высокого гидродинамического сопротивления подводящих патрубков.The disadvantages of the stand is the transmission of torque to the rotor using the shaft in the center. This raises technical difficulties associated with balancing the shaft. Also, with this method, the flow to the inlet of the working section has to be started using nozzles, and then leveled using special grids. It is important to maintain the flow uniformity requirement for using numerical methods for calculating the flow in hydraulic units. Another disadvantage is the inability to increase the rotor speed and air flow rate due to the high hydrodynamic resistance of the supply pipes.

Задача полезной модели заключается в создании стенда с улучшенными характеристиками потока за счет изменения способа передачи крутящего момента, подводимого к ротору, а также расширения диапазона управляющих параметров стенда.The task of the utility model is to create a stand with improved flow characteristics by changing the method of transmitting the torque supplied to the rotor, as well as expanding the range of control parameters of the stand.

Технический результат заключается в улучшении характеристик потока, натекающего на пару ротор-статор и расширении управляющих параметров стенда: объемного расхода воздуха, частоты вращения ротора. Также улучшается равномерность потока, натекающего на пару ротор-статор, появляется возможность варьировать его уровень турбулентности.The technical result consists in improving the characteristics of the flow flowing onto the rotor-stator pair and expanding the control parameters of the stand: volumetric air flow rate, rotor speed. The uniformity of the flow on the rotor-stator pair is also improved, and it becomes possible to vary its level of turbulence.

Появляется возможность исследования активных и пассивных способов управления потоком в проточной части модели гидротурбины за счет применения неподвижного вала и тела обтекания по центру пары ротор-статор.It becomes possible to study active and passive ways of controlling the flow in the flow path of the hydraulic turbine model through the use of a fixed shaft and a streamline body in the center of the rotor-stator pair.

Технический результат достигается в стенде для моделирования режимов течения в отсасывающей трубе гидротурбины, включающем корпус стенда, в котором установлены выравнивающая сетка, сопло Витошинского, две лопаточные решетки - ротор и статор, неподвижный вал и тело обтекания, жестко связанные друг с другом и статором и установленные по центру пары ротор-статор, корпус статора, обеспечивающий крепление статора к корпусу стенда, подшипники, удерживающие корпус ротора и, таким образом, центрирующие ротор в корпусе стенда, фланец, обеспечивающий крепление конуса отсасывающей трубы к корпусу стенда, причем на внешней поверхности корпуса ротора выполнена профилированная канавка, в которой размещен осуществляющий вынужденное вращение ротора приводной ремень.The technical result is achieved in a stand for modeling flow regimes in a suction pipe of a hydraulic turbine, including a stand body in which a leveling grid, a Vitoshinsky nozzle, two blade cascades - a rotor and a stator, a stationary shaft and a streamline body rigidly connected to each other and the stator and installed in the center of the rotor-stator pair, the stator body, which secures the stator to the bench body, bearings that hold the rotor body and thus centering the rotor in the bench body, a flange that secures the suction pipe cone to the bench body, and on the outer surface of the rotor body a profiled groove is made, in which a drive belt for forced rotation of the rotor is placed.

Моделирование распределения скорости, близкого к распределению за реальной гидротурбиной, осуществляется с помощью системы двух лопаточных решеток. Одна из решеток располагается неподвижно (статор) и выполняет функцию спиральной камеры и направляющего аппарата гидротурбины (на нее равномерно натекает поток с объемным расходом Q, м³/ч). Вторая решетка - ротор, вынужденно вращается с частотой n (об/мин), являясь аналогом рабочего колеса гидротурбины.The simulation of the velocity distribution, close to the distribution behind a real hydraulic turbine, is carried out using a system of two blade cascades. One of the grids is stationary (stator) and performs the function of a spiral chamber and a guide vane of a hydraulic turbine (a stream with a volumetric flow rate Q, m ³ / h uniformly flows onto it). The second lattice - the rotor, is forced to rotate with a frequency n (rpm), being an analogue of the impeller of a hydraulic turbine.

Техническое решение поясняется фиг. 1, где:The technical solution is illustrated in FIG. 1, where:

1 - корпус стенда, 2 - выравнивающая сетка, 3 - сопло Витошинского, 4 - подшипники, 5 - центрующий фланец, 6 - конус отсасывающей трубы, 7 - тело обтекания, 8 - ротор, 9 - ременной привод ротора, 10 - статор, 11- неподвижный вал.1 - stand body, 2 - leveling grid, 3 - Vitoshinsky nozzle, 4 - bearings, 5 - centering flange, 6 - suction pipe cone, 7 - streamline body, 8 - rotor, 9 - rotor belt drive, 10 - stator, 11 - fixed shaft.

На фиг. 2 показаны пара ротор-статор, где:FIG. 2 shows a rotor-stator pair, where:

7 - тело обтекания, 8 - ротор, 10 - статор, 11 - неподвижный вал, 12 - корпус статора, 13 - корпус ротора.7 - streamline body, 8 - rotor, 10 - stator, 11 - stationary shaft, 12 - stator housing, 13 - rotor housing.

Основное отличие от ранее представленной установки заключается в отсутствии приводного вала, который в данной конструкции заменен ременным приводом 9. Это позволило за счет использования шкивов с различным передаточным числом увеличить обороты ротора 8 до 6000 оборотов в минуту. Приводной вал ранее позволял добиться скорости в 3000 оборотов в минуту. При использовании приводного вала приходилось использовать входные патрубки, которые давали неравномерность распределения скорости на входе в пару ротор-статор.The main difference from the previously presented installation is the absence of a drive shaft, which in this design is replaced by a belt drive 9. This made it possible, due to the use of pulleys with different gear ratios, to increase the rotor speed 8 to 6000 rpm. The drive shaft previously allowed a speed of 3000 rpm. When using a drive shaft, it was necessary to use inlet pipes, which gave an uneven distribution of speed at the entrance to the rotor-stator pair.

Отсутствие приводного вала и входных патрубков улучшает характеристики потока воздуха, натекающего на пару ротор-статор. Теперь, при другом устройстве передачи момента вращения, можно организовать поток воздуха более равномерным, при этом будет снижен уровень турбулентности, значит при использовании различных решеток можно этот уровень варьировать. Так же, за счет отсутствия приводного вала, отпадает надобность в подводящих патрубках, что приводит к снижению гидродинамического сопротивления проточного тракта. Таким образом можно увеличить объемный расход через установку притом же перепаде давления. Что позволило увеличить объемный расход с 260 м³/ч до 300 м³/ч (увеличение составит 15.4%).The absence of a drive shaft and inlet pipes improves the characteristics of the air flow on the rotor-stator pair. Now, with a different device for transmitting the torque, it is possible to organize the air flow more evenly, while the level of turbulence will be reduced, which means that when using different grids, this level can be varied. Also, due to the absence of a drive shaft, there is no need for inlet pipes, which leads to a decrease in the hydrodynamic resistance of the flow path. In this way, it is possible to increase the volumetric flow through the installation with the same pressure drop. This made it possible to increase the volumetric flow rate from 260 m ³ / h to 300 m ³ / h (an increase of 15.4%).

За счет применения неподвижного вала 11 по центру пары ротор-статор появляется возможность исследования активных и пассивных способов управления потоком в проточной части модели гидротурбины, вокруг тела обтекания 7.Due to the use of a stationary shaft 11 in the center of the rotor-stator pair, it becomes possible to study active and passive methods of flow control in the flow path of the hydraulic turbine model, around the streamline body 7.

В корпусе 1 установлена выравнивающая сетка 2 и за ней профилированное сопло Витошинского 3 (см. фиг. 1). Подшипники 4 удерживают корпус ротора 13 и, таким образом, центрируют ротор 8 в корпусе 1. Фланец 5 служит креплением для конуса 6, а также опорой для подшипника 4. Корпус статора 12 центрирует статор 10 внутри корпуса 1 и жестко удерживает геометрию лопаток статора 10. Неподвижный вал 11 жестко соединен со статором 10 и телом обтекания 7 и имеет небольшой зазор с ротором 8. Неподвижный вал 11 может быть, как цельным, так и пустотелым и позволяет присоединять тело обтекания 7 различной геометрической формы. Тело обтекания 7 оказывает влияние на закрученный поток после пары ротор-статор.In the housing 1 there is a leveling grid 2 and behind it a profiled Vitoshinsky nozzle 3 (see Fig. 1). Bearings 4 hold the rotor housing 13 and thus center the rotor 8 in the housing 1. The flange 5 serves as an attachment for the cone 6 and also supports the bearing 4. The stator housing 12 centers the stator 10 inside the housing 1 and rigidly holds the geometry of the stator blades 10. The stationary shaft 11 is rigidly connected to the stator 10 and the shedder 7 and has a small gap with the rotor 8. The stationary shaft 11 can be either one-piece or hollow and allows the shedding body 7 of various geometrical shapes to be attached. The body of the streamline 7 influences the swirling flow after the rotor-stator pair.

Подача поток воздуха осуществляется, как и в прототипе, с помощью внешнего устройства - воздуходувки.The air flow is supplied, as in the prototype, using an external device - a blower.

Поток, проходя через сетку 2, попадает на профилированное сопло Витошинского 3 со степенью поджатая 3 (отношение входного диаметра к выходному). Применение профилированного сопла позволяет выровнять скорости в потоке воздуха, формируется равномерное распределение скорости в потоке. Далее поток поступает на пару ротор-статор (8, 10), установленные в корпусе 1.The flow, passing through the mesh 2, enters the profiled Vitoshinsky nozzle 3 with a compressed degree 3 (the ratio of the inlet diameter to the outlet diameter). The use of a profiled nozzle makes it possible to equalize the velocities in the air stream, a uniform distribution of the velocity in the stream is formed. Then the flow enters the rotor-stator pair (8, 10), installed in the housing 1.

Вращение ротора 8 осуществляется через ременной привод 9, который проходит через профилированную канавку на корпусе ротора 13. Далее ремень проходит через шкив с аналогичной канавкой. Шкив закреплен на валу внешнего устройства - электродвигателя, который в свою очередь закреплен на раме. Таким образом, момент от электродвигателя через шкив и ремень передается на ротор и приводит его во вращение. Применяя шкивы различного диаметра, можно изменять передаточное число, которое определяется как отношение диаметра ротора к диаметру шкива. Электродвигатель подключен к системе управления, которая позволяет задавать и контролировать обороты двигателя с высокой точностью. Таким образом можно точно знать число оборотов ротора 8.The rotation of the rotor 8 is carried out through a belt drive 9, which passes through a profiled groove on the rotor body 13. Then, the belt passes through a pulley with a similar groove. The pulley is fixed to the shaft of an external device - an electric motor, which in turn is fixed to the frame. Thus, the moment from the electric motor through the pulley and the belt is transmitted to the rotor and drives it into rotation. By using pulleys of different diameters, you can change the gear ratio, which is defined as the ratio of the rotor diameter to the pulley diameter. The electric motor is connected to a control system that allows you to set and control the engine speed with high accuracy. Thus, you can know exactly the number of revolutions of the rotor 8.

Варьируя поток воздуха Q, а также частоту вращения ротора n, профиль ротора и статора, можно варьировать характеристики потока в проточной части модели гидротурбины.By varying the air flow Q, as well as the rotor speed n, the rotor and stator profile, it is possible to vary the flow characteristics in the flow path of the hydraulic turbine model.

Claims

A stand for modeling flow regimes in a draft tube of a hydraulic turbine, including a stand body with a leveling grid, a Vitoshinsky nozzle, two blade cascades - a rotor and a stator, a stationary shaft and a streamline body, rigidly connected to each other and the stator and mounted in the center of a pair of rotor - stator, stator body, which secures the stator to the stand body, bearings that hold the rotor body and, thus, centering the rotor in the stand body, a flange that secures the cone of the suction pipe to the stand body, and a profiled groove is made on the outer surface of the rotor body, in which there is a drive belt for forced rotation of the rotor.