Специалисты из Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН изучают процессы, связанные с работой гидротурбин: обтекание лопаток, а также эрозионные эффекты, зависящие от кавитации. Результаты исследований затем передаются производителям гидротурбинного оборудования, в частности на Ленинградский металлический завод.
Михаил Тимошевский у экспериментального стенда. Фото Юлии Поздняковой
«Те сведения, которые мы получаем на наших стендах, могут упростить и удешевить работу любой ГЭС, — прокомментировал научный сотрудник лаборатории физических основ энергетических технологий ИТ СО РАН Михаил Викторович Тимошевский. — Дело в том, что лопатки являются направляющими элементами воды на основную турбину. Они требуют сервисного обслуживания каждые 5—10 лет. За счет эрозионных процессов, которые мы исследуем, это время сокращается, приходится чаще проводить ремонт или замену. Соответственно, если мы поймем, как уменьшить негативные эффекты, обслуживание всей ГЭС обойдется дешевле, она будет работать стабильнее и дольше».
Один из самых простых и надежных вариантов улучшить лопатки — это модернизация поверхности, то есть формирование каких-то выступов, впадин, бугорков и так далее. Кроме того, можно нанести те или иные покрытия, которые увеличивают или уменьшают шероховатость, изменяя свойства обтекания поверхности. Более сложный метод — воздействие на поток: впрыскивать либо жидкость, либо воздух, чтобы постараться уйти от эрозионного эффекта.
«Основная задача работы нашего экспериментального стенда — изучение таких процессов в каноничных условиях, — рассказал Михаил Тимошевский. — Исследования производятся на уменьшенных в тринадцать раз моделях лопаток. Мы смотрим процессы эрозии, моделируем их и пытаемся найти различные методы управления ими, минимизируя вред».
В ходе работы стенда циркулирует около двух кубометров воды, которая разгоняется насосами, проходит через термостат и специальные контуры, чтобы сформировать набегающий поток, потом попадает в рабочую часть, где расположены нужные объекты. Ученые варьируют различные параметры (скорость набегания, угол атаки, статическое давление) и фиксируют процессы различными скоростными камерами при помощи лазеров, а также используя другие методики для визуализации. Набранные таким образом экспериментальные статистические данные затем анализируются и предоставляются расчетным группам, которые используют их как базу, чтобы рассчитать уже процесс в реальной турбине или в усложненной модификации.
ИТ СО РАН ведет совместную работу с производителем гидротурбин, Ленинградским металлическим заводом. Кроме того, результаты, которые были получены в институте, вошли в рекомендации по ремонту и модернизации Саяно-Шушенской ГЭС.
Информация и фото предоставлены Управлением по пропаганде и популяризации научных достижений СО РАН
