بررسي عددي جريان در فرآيند گذار از نقطه كاركرد بهينه به بار بيشينه در توربين فرانسيس

جريان در درفت‌ تيوب توربين‌ هاي آبي در نقطه كاركرد بار بيشينه با ناپايداري‌هاي زيادي همراه مي‌باشد. علاوه بر افت راندمان ناشي از شكست گردابه، نوسانات فشاري فركانس پايين ناشي از آن مي‌تواند موجب پديده تشديد شده و عمر توربين را كاهش دهد. در پژوهش حاضر فرآيند تشكيل هسته گردابه بار بيشينه (مشعل) در گذار از نقطه كاركرد بهينه به بار بيشينه موردمطالعه قرارگرفته و رژيم‌هاي گذراي تشكيل‌شده حين اين فرآيند گذار موردبحث و مطالعه واقع‌شده‌اند. مشخص مي‌شود كه هسته گردابه مشعل نتيجه پديده شكست گردابه حبابي بوده و عامل اصلي آن نيز تشكيل نقطه سكون و ايجاد جريان بازچرخشي در محور درفت‌تيوب است. اين جريان بازچرخشي به دليل افت مومنتوم محوري در ناحيه مخروطي درفت‌تيوب ايجاد مي‌شود. نتايج هسته گردابه نشان مي‌دهد كه در مراحل رشد و تشكيل هسته گردابه مشعل، ابتدا قطر هسته پايه بار بهينه رشد مي‌كند. سپس در سطح ساختار هسته گردابه امواجي ايجاد خواهند شد كه با گذشت زمان و قدرت گرفتن چرخش در ميدان جريان، ساختار يكپارچه هسته را گسسته و به چندين بخش تقسيم خواهد شد. سپس قطر و طول ساختار هسته گردابه افزايش‌يافته و بخش‌هاي زيادي از مقطع عرضي درفت‌تيوب را تحت تأثير قرار مي‌دهد، طول اين ساختار تا ديفيوزر درفت‌تيوب پيشروي خواهد داشت. ازاين‌رو، مشخص مي‌شود كه محل اصلي اثرگذاري مشعل، انتهاي ناحيه مخروطي و ورودي زانويي درفت‌تيوب است. با بررسي نتايج عددي مشخص گرديد با گذشت 1/5 تا 2 ثانيه پس از شروع فرآيند گذار تغييرات چشمگيري در مؤلفه‌هاي سرعت دوراني، محوري و شعاعي به وجود خواهد آمد.