ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭРОЗИОННОГО ИЗНОСА ЛОПАСТЕЙ РАБОЧЕГО КОЛЕСА РАДИАЛЬНО-ОСЕВОЙ ГИДРОТУРБИНЫ

На гидроэлектростанциях с высоким напором, использующих энергию горных рек широко применяются гидротурбины радиально-осевого типа. Как правило, из-за высокой концентрации взвешенных наносов в горных реках, ресурс гидротурбин данного типа определяется в основном фактором эрозионного износа. Как при новом строительстве, так и при проведении реконструкций и модернизаций таких ГЭС с установкой нового оборудования, важно учесть опыт предыдущей эксплуатации подобных энергообъектов. В работе применяется метод численного моделирования двухфазного течения в высоконапорной радиально-осевой гидротурбине малой быстроходности для оценки плотности эрозионного износа лопастей рабочего колеса по модели Табакова-Гранта на разных режимах работы с разным расходом наносов в потоке. Показано, что величина эрозионного износа в основном связана с величинами местных скоростей потока, наиболее повреждаемыми областями является входная и выходная кромки лопасти, а также сторона давления лопасти. Подтверждено, что величина плотности эрозионного износа имеет прямую линейную зависимость от величины расхода наносов, поступающих в проточную часть гидротурбины. Определено, что в данных условиях применение нержавеющей стали вместо обычной углеродистой может не сказаться гарантированно в лучшую сторону на времени между капитальными ремонтами и, как следствие, объеме выработки электроэнергии ГЭС.