Численное и теоретическое исследование физических механизмов эффективности и оптимизация метода управления кавитирующим течением около крылового профиля на основе непрерывной тангенциальной инжекции жидкости для генерации пристенной струи

Возникновение разного рода неустойчивостей, в том числе вызванных кавитацией, в проточных трактах гидравлических систем негативным образом сказывается на производительности, надежности и безопасности гидротехнического и гидроэнергетического оборудования. Цель данного проекта состоит в оценке эффективности применения и параметрической оптимизации метода управления динамикой частичных каверн, основанного на непрерывной тангенциальной инжекции жидкости, а также исследования физического механизма подавления сопутствующих гидродинамических неустойчивостей. В качестве инструмента исследования будет использовано хорошо зарекомендовавшее себя в подобных задачах трехмерное нестационарное моделирование уравнений Навье-Стокса при помощи метода крупных вихрей, а также экспериментальная база данных, полученная прежде в Институте теплофизики СО РАН, для валидации. Объектом исследования является модифицированная модель направляющих лопаток высоконапорной турбины, оснащенной поперечным щелевым каналом в поверхности для генерации пристенной струи с целью «подпитки» дополнительным импульсом медленной области течения около крыла, где возможно образование рециркуляционной зоны и паровой каверны. Угол атаки модельного гидропрофиля меняется от нуля до девяти градусов, при этом число кавитации меняется в широком диапазоне. Исследуются различные режимы течения, начиная от зарождения кавитации и заканчивая развитыми нестационарными кавернами, определяемые влиянием инжекции на кавитацию. Результаты детального численного моделирования позволят составить более подробную картину о физическом механизме, связанного с инжектированием жидкости с разной скоростью в пристенной области на гидродинамику течения. Полученная детальная информация об эффективности выбранного метода активного управления кавитирующими течениями может быть полезен в широком диапазоне приложений и реализован, в частности, на Новосибирской ГЭС.