Автоматизация проектирования рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины

В статье приведено описание подходов к проектированию лопастной системы радиально-осевых гидротурбин на основе разработанной в СПбПУ автоматизированной системы проектирования на языке программирования Python. В указанную систему на настоящий момент включены следующие модули: выбор основных параметров гидротурбины, построение меридиональной проекции рабочего колеса, расчет потенциального потока и построение лопастной системы радиально-осевой гидротурбины. Выбор основных параметров гидротурбины основан на общепринятой в гидротурбостроении методике, которая оцифрована и внедрена в программный комплекс. В работе рассмотрены и проанализированы разные подходы к проектированию меридиональных обводов проточной части в области рабочего колеса радиально осевой гидротурбины, приведено сравнение результатов их построения по различным методикам. По результатам анализа выбрана методика, наиболее подходящая к алгоритмизации в программном комплексе. Построение линий тока и расчет скоростей вдоль них представлено на основе расчета потенциального потока в меридиональном сечении. Проектирование лопастной системы гидротурбины выполнено по методу решения прямой осесимметричной задачи теории гидромашин. В качестве примера спроектирована лопастная система радиально-осевой гидротурбины на напор до 75 метров, начальные параметры которой соответствуют гидротурбинам–аналогам схожей быстроходности. Спроектированная гидротурбина была рассчитана в Ansys, а результаты подтвердили ее отличные энергетические качества. Планируется дальнейшее развитие программного комплекса в части автоматического построения 3-х мерных твердотельных моделей проточной части, которая в дальнейшем может быть рассчитана методами вычислительной гидродинамики и оптимизирована для получения гидротурбин с параметрами, соответствующими современному уровню.