Исследование влияния эжекции сработанного потока ковшовой гидротурбины на ее характеристики

В ходе выполнения работы продолжались исследования регулирования мощности ковшовых гидротурбин с использованием струйного насоса, обеспечивающего эжекцию сработанной жидкости. Метод основывается на увеличении расхода через сопло за счет подачи смешанного потока активного и пассивного потоков, что позволяет управлять мощностью гидротурбины при постоянном расходе через водовод. Был проведен критический обзор литературы, посвященной конструкции ковшовых гидротурбин, струйных насосов и их функциональных аналогов. Анализ показал, что установка струйного насоса в нагнетательный трубопровод до направляющего аппарата позволяет сохранить стандартные гидравлические характеристики системы. Были рассмотрены различные конструкции струйных насосов, включая варианты с закруткой потока. На основе анализа конструкций и графоаналитических расчетов выбраны модели для дальнейших испытаний. В рамках проекта разработаны и протестированы математическая модель и принципиальная гидравлическая схема, описывающие изменение мощности в зависимости от параметров струйного насоса. Проведенные расчеты на примере рассматриваемой ГЭС показали, что снижение расчетного напора турбины смещает режим работы струйного насоса ближе к его оптимальным характеристикам. Однако это сопровождается увеличением потерь, что ограничивает использование метода для малых ГЭС. Создана экспериментальная установка, включающая струйной насос с различными конструкциями выходной части. Испытания показали, что использование струйного насоса незначительно влияет на структуру и длину струи, подтверждая возможность его применения в направляющем аппарате турбины. Наиболее эффективной оказалась модель с центральным круглым соплом. Кроме того, исследование влияния насоса на гидравлический удар показало, что насос способен снижать пиковые давления за счет разделения потоков и повышения сопротивления обратной волны. В ходе экспериментов продемонстрирована возможность регулирования мощности турбины путем изменения пассивного потока через струйный насос. Результаты включают графические зависимости, описывающие влияние параметров насоса на мощность потока, и рекомендации по рациональному использованию предложенного метода. Научные результаты представлены на четырех конференциях. Доклады охватывали аспекты проектирования струйных насосов, математическое моделирование и практическую реализацию метода регулирования. Работы вызвали интерес у специалистов, что подчеркивает актуальность темы. Исследование позволило разработать рекомендации для внедрения метода, включая оптимальные конструкции насосов и гидравлические схемы. Для дальнейшей реализации предложены направления по снижению потерь в струйных насосах и расширению их применения.