ГОСТ Р 55003—2012
Использование ВГД помогает выявить неисправности в работе турбин существующих электростан
ций. Анализ потока позволяет понять происходящие в нем процессы. Более важным является то. что ВГД
позволяет провести сравнительный анализ вариантов при устранении отдельной неисправности потока,
путем изменения численных показателей форм деталей и изучения соответствующих изменений в полу
чившейся модели потока. При положительных результатах анализа ВГД данного варианта, новую
деталь используют в модели или прототипе машины.
8.2.3 Процедура анализа ВГД
Анализ ВГД состоит из следующих основных этапов:
- определение настоящих координат и геометрических параметров проточной части (смачиваемые
поверхности):
- наосновании этихданных пространство внутри каналов потока необходимо разделить на конечные
элементы или конечные объемы для определения рабочих точек интересующей турбины, необходимо
обозначить начальные и граничные условия для моделирования нестабильных потоков:
- выполнить математическое моделирование потока.
- обработать результаты, провести анализ, сформулировать рекомендации по устранению выявлен
ной неполадки.
Достоверность и точность решения зависит от выполнения каждого этапа и ответов на следующие
вопросы:
- верны ли основные координаты компонентов машины, правильно ли они отражают текущее
состояние машины:
- правильно ли расчетная область отражена выбранными конечными элементами, чтобы свести
вероятность числовых ошибокдо минимума;
- были ли верно обозначены начальные и граничные условиядля определения рабочих точек турбины
электростанции;
- какая расчетная область кода ВГД была использована и правильно ли были заданы основные
параметры (например, модель турбулентности и т.д.);
- есть ли уверенность, что вся необходимая и достаточная информация была выдана и правильно
интерпретирована.
8.2.4 Точность результатов ВГД
Точность результатов ВГД зависит от кода ВГД. способов его использования и профессионального
опыта пользователя. Моделирование потока не может с абсолютной точностью отразить всю сложность
реального потока. Моделирование основывается на математической модели реального потока, и таком
образом, ключевой вопрос заключается в том. насколько точно математическое моделирование потока
соответствует реальному.
Определяющими уравнениями, которые используются для описания гидравлического потока через
турбину на гидроэлектростанции, являются уравнения Навье-Стокса (NS). Данные уравнения подходят и
для ламинарных, и для турбулентных потоков. Однако невозможно найти решение уравнений Навье-
Стокса для потоков через сложные гидравлические машины. Таким образом, для моделирования
турбулентного потока используются уравнения Навье-Стокса. осредненные по Рейнольдсу (RANS). В этом
случае для обозначения скорости локального потока и соответствующего давления используют среднее
значение и период колебания вместо «реальных» локальных значений. Это требует введения модели
турбулентности, которая принимает во внимание влияние «реальной» турбулентности на поведение потока.
Создание модели турбулентности все еще находится на стадии разработки. Модель турбулентности,
которую используют для точных расчетов турбулентного потока, оказывает значительное влияние на
точность анализа.
Более того, хотя уравнения Навье-Стокса. осредненные по Рейнольдсу (RANS) и рассматривают
поток как континуум, но могут быть решены только для ограниченного количества точек в пространстве.
Соответственно, расчетную область необходимо разделить (дискретизировать) на ряд мелких элементов
или областей, в зависимости от расчетного алгоритма. Дискретизация может значительно повлиять на точ
ность числового решения. Существующие правила определения расчетной ячейки не позволяют полнос
тью устранить появления «ложныхэлементов» из-за конструктивныхособенностей анализируемой машины
или компонента. На точность может повлиятьколичествоэлементов или топология ячейкидля данного ряда
элементов.
Таким образом, точность моделирования ограничена. Это особенно актуально, когда речь идет об
отсасывающей трубе и особенно для старых моделей отсасывающих труб.
78