Экспериментальный Стенд Для Физического Моделирования Течений В Проточном Тракте Гидротурбин

Abstract

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); г. Москва, Россия АННОТАЦИЯ Введение. В гидротехническом строительстве широко используются закрученные потоки, в частности в водосбросных системах гидроузлов и гасителях кинетической энергии. Описывается экспериментальная установка для исследования циркуляционных течений бесконтактным лазерным объемным методом. Приводятся принцип метода и основные характеристики регистрирующей аппаратуры. Данная установка позволяет проводить физическое моделирование сложных течений с получением кинематических и динамических характеристик потока. Материалы и методы. Изучение различных физических явлений требует соблюдения определенных законов моделирования. При моделировании гидродинамических явлений нужно соблюдать геометрическое, кинематическое и динамическое подобия. Одним из наиболее важных понятий любых видов моделирования является критерий подобия. На основании этих критериев создан экспериментальный стенд. Воздушный поток генерируется аэродинамической трубой AeroLab. В качестве измерительной аппаратуры используется PIV-система, состоящая из двух камер Imager HS и лазера NL 200-15. Для закрутки потока применяется модель локального лопаточного монозавихрителя осевого типа. В роли частиц индикаторов для съемки выступает синтетическое масло. Результаты. Разработаны экспериментальный стенд для модельных исследований вихревых потоков в проточном тракте гидротурбины, оптимальная схема расстановки измерительной аппаратуры и получены эпюры распределения скоростей вдоль и поперек потока. Выводы. Разработанная схема расстановки аппаратуры позволяет получать качественные снимки потока, пригодные для дальнейшей обработки. Построенные в результате экспериментов эпюры распределения скоростей соответствуют ранее полученным другими исследователями. Созданный экспериментальный стенд сможет использоваться для выполнения широкого ряда задач, например для исследования возможности использования спиральных камер в качестве водосбросов с контрвихревыми гасителями энергии.