Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của góc xoay cánh công tác lên đặc tính xâm thực và hiệu suất thủy lực của bơm hướng trục với ns CAO (1000-1200 v/ph)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Đỗ Hồng Vinh
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC XOAY CÁNH CÔNG TÁC LÊN ĐẶC TÍNH XÂM THỰC VÀ HIỆU SUẤT THỦY LỰC
CỦA BƠM HƯỚNG TRỤC VỚI ns CAO (1000-1200 v/ph)
Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 9520116
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. TRƯƠNG VIỆT ANH
TS. ĐỖ HUY CƯƠNG
Hà Nội - 2021
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
TẬP THỂ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN	TÁC GIẢ LUẬN ÁN
PGS.TS. Trương Việt Anh	TS. Đỗ Huy Cương	NCS. Đỗ Hồng Vinh
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận án với đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của góc xoay cánh công tác lên đặc tính xâm thực và hiệu suất thủy lực của bơm hướng trục với ns cao (1000-1200 v/ph)”, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện của tập thể lãnh đạo, các nhà khoa học, cán bộ Viện Bơm và Thiết bị thủy lợi; tập thể Ban Giám hiệu, Bộ phận Đào tạo Sau Đại học - Phòng Đào tạo, Bộ môn Máy Thủy Khí, Viện Cơ khí động lực, giảng viên, cán bộ các phòng, ban chức năng Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ đó. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trương Việt Anh và TS. Đỗ Huy Cương – những thầy giáo trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp của tôi đang công tác tại Viện Bơm và Thiết bị thủy lợi cùng gia đình đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án này.
Hà Nội, ngày	tháng	năm 2021
TÁC GIẢ LUẬN ÁN
NCS. Đỗ Hồng Vinh
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT	5
DANH MỤC CÁC BẢNG	9
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ	10
MỞ ĐẦU	13
Tính cấp thiết của đề tài.	13
Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu	14
Mục đích nghiên cứu	14
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài	14
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài	14
Ý nghĩa khoa học của đề tài	14
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài	14
Bố cục của Luận án	14
Chương 1. TỔNG QUAN	16
Bơm hướng trục và các vấn đề cần nghiên cứu	16
Đặc điểm bơm hướng trục	16
Các kết quả nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng bơm hướng trục trong nước và nước ngoài	18
Một số vấn đề cần nghiên cứu đối với bơm hướng trục cỡ lớn	22
Tổng quan các nghiên cứu về ảnh hưởng của góc xoay cánh đến đặc tính năng lượng và xâm thực trong bơm hướng trục.	22
Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước về xâm thực trong bơm hướng trục	24
Tình hình nghiên cứu ở trong nước về xâm thực trong bơm hướng trục	28
Vấn đề nghiên cứu của luận án	29
Nội dung cơ bản của luận án	30
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU	32
Cơ sở lý thuyết	32
Cơ sở lý thuyết thiết kế cánh bơm hướng trục theo phương pháp Vôzơnhexenski - Pêkin	32
Cơ sở lý thuyết để xây dựng đặc tính năng lượng và ảnh hưởng của góc xoay
cánh	36
Cơ sở lý thuyết sự hình thành xâm thực trong bơm hướng trục và ảnh hưởng của góc xoay cánh đến đặc tính xâm thực.	48
Phương pháp nghiên cứu.	55
Nghiên cứu lý thuyết	55
Nghiên cứu trên mô hình toán.	56
Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình vật lý	56
Lựa chọn mô hình bơm cho nghiên cứu.	58
Chương 3.NGHIÊN CỨU BẰNG MÔ PHỎNG	60
Nghiên cứu thiết kế và lựa chọn mẫu bơm với ns cao và khảo sát đánh giá bằng mô phỏng	60
Lựa chọn thông số và thiết kế mẫu đặc trưng	60
Mô hình và phương pháp tính toán mô phỏng	66
Phân tích kết quả mô phỏng	73
Nghiên cứu ảnh hưởng của góc xoay cánh đến đặc tính xâm thực và hiệu suất của bơm hướng trục ns cao bằng mô phỏng	74
Mô hình tính và phương pháp tính toán	75
Phân tích kết quả mô phỏng về sự phân bố của trường dòng chảy trong bơm tại điểm tối ưu của mô hình cánh cầu	79
Phân tích sự ảnh hưởng của góc đặt cánh tới trạng thái xâm thực và hiệu suất bơm	83
Kết luận việc lựa chọn mẫu khảo sát đánh giá về góc xoay và đặc tính thủy lực	91
Chương 4.NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM	93
Chế tạo thiết bị và xây dựng mô hình thí nghiệm phục vụ nghiên cứu thực nghiệm	93
Chế tạo thiết bị	93
Lắp đặt bơm mô hình vào hệ thống thí nghiệm	95
Đo các thông số của máy bơm	96
Trình tự thí nghiệm	96
Tính toán xử lý số liệu	97
Xác định sai số đo	97
Thí nghiệm xây dựng đặc tính xâm thực, thủy lực và quan hệ hiệu suất với góc xoay cánh thay đổi	100
Kết quả thí nghiệm xây dựng đặc tính làm việc tại các góc xoay cánh khác
nhau	101
Kết quả thí nghiệm xâm thực tại các góc xoay cánh khác nhau	105
Nhận xét và bàn luận về kết quả thí nghiệm	109
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ	113
Kết luận	113
Kiến nghị	114
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN	115
TÀI LIỆU THAM KHẢO	116
PHỤ LỤC	118
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
N	Công suất
Nđc	Công suất động cơ
Ntl	Công suất thuỷ lực
Ntr	Công suất trên trục
h	Hiệu suất
hđc	Hiệu suất động cơ
htl	Hiệu suất thuỷ lực
hQ	Hiệu suất lưu lượng
hck	Hiệu suất cơ khí
K	Hệ số dự trữ công suất
KZi	Hệ số phân bố vận tốc hướng trục KCDi	Hệ số chèn dòng tiết diện thứ i KQ	Hệ số lưu lượng
KH	Hệ số cột áp
KHtư	Hệ số cột áp tối ưu
C	Hệ số xâm thực
C*	Hằng số tích phân
Cy	Hệ số lực nâng
Cx	Hệ số lực cản
C = dmax/L Độ dày tương đối max của profil
Z	Số lá cánh
Z1	Số lá cánh của bánh công tác
Z2	Số lá cánh của cánh hướng dòng
Ztư	Số lá cánh tối ưu
n	Số vòng quay làm việc của bơm
ni	Vòng quay làm việc ở điểm i của bơm
ns	Số vòng quay đặc trưng của bơm
ntd	Số tiết diện tính toán
H	Cột áp
H1t	Cột áp lý thuyết
Htt	Cột áp tính toán
Htb	Giá trị trung bình của áp suất tại điểm đo
Htư	Cột áp tại điểm làm việc tối ưu
Hhd	Cột áp hút dư nhỏ nhất
DH	Tổn thất cột nước trong lưới
DHM	Giá trị mạch động áp suất
Ñhh	Độ giảm động áp lực
h	Tổn thất năng lượng tương đối
Q	Lưu lượng
Qtb	Giá trị trung bình của lưu lượng tại điểm đo
Qtư	Lưu lượng tại điểm làm việc tối ưu
𝑄̅ = Q/Qtư Lưu lượng tương đối so với lưu lượng điểm tối ưu
D	Đường kính bánh công tác
d	Đường kính bầu bánh công tác
d	Tỷ số bầu cánh
Rb	Bán kính bầu cánh
Ri	Bán kính của các tiết diện tính toán thứ i
Rtb	Bán kính trung bình
RD	Bán kính lớn nhất của cánh ở ngoài biên
dmaxi	Chiều dày max của các tiết diện i
(dmax/L)b Độ dày tương đối max ở tiết diện sát bầu
(dmax/L )D Độ dày tương đối max ở tiết diện ngoài biên
da, db, ..., dx: Sai số giới hạn tương đối của các thông số đo
u	Vận tốc theo
w	Vận tốc góc
e	Khe hở giữa bánh công tác và vành mòn
ea, eb, ... , ex: Sai số giới hạn đo tuyệt đối của các thông số đo
c	Khoảng cách giữa hai lưới bánh công tác và cánh hướng
w	Vận tốc tương đối
w2u	Thành phần theo phương u của vận tốc tương đối sau khi ra khỏi cánh w1u	Thành phần theo phương u của vận tốc tương đối trước khi vào cánh wz	Thành phần theo phương dọc trục của vận tốc tương đối
w¥	Vận tốc tương đối ở vô cực
G	Lưu số của bánh công tác
G 1	Lưu số mỗi lá cánh
p1	Áp suất trước khi vào cánh
p2	Áp suất sau khi ra khỏi cánh
dp	Tổn thất năng lượng
g	Trọng lượng riêng của nước
r	Khối lượng riêng của nước
g	Gia tốc trọng trường
Lực theo phương x
Lực theo phương y
Db = b2 - b1 Góc ngoặt của vận tốc
Dbbt	Góc ngoặt bình thường của vận tốc
Dbmax	Góc ngoặt max của vận tốc
Dbo	Gia số độ cong profil
õ0	Góc đặc trưng cho độ cong của profil
b2	Góc W2 với phương u
b¥	Góc của W¥ với phương u
b1	Góc W1 với phương u
q2 = 90o- b2 Góc tạo bởi phương của vận tốc W2 và trục z
b	Góc đặt cánh
a	Góc chỉ hướng của vận tốc tuyệt đối
Da	+ Góc va (trong trường hợp tính toán cánh công tác)
+ Góc xoay cánh (trong trường hợp xoay cánh)
bgoc	Góc đặt profin gốc cánh
bbien	Góc đặt profin ngoài biên
T	Bước lưới
To = T/L Bước lưới khi L 0 = 1
T/L	Bước lưới tương đối dãy cánh
L	Chiều dài dây cung đường nhân lá cánh
L1	Chiều dài dây cung của bánh công tác lưới thứ nhất
L/T	Mật độ dãy cánh
(L/T)D	Mật độ dãy cánh ở ngoài biên
(L/T)b	Mật độ dãy cánh ở bầu
(L/T)tb	Mật độ dãy cánh ở tiết diện trung bình (L/T)tuD	Mật độ dãy cánh ở ngoài biên tối ưu (L/T)tu	Mật độ dãy cánh ở tối ưu
lmơ	Chiều dài bầu cánh
ltđ	Chiều dài của cung tương đương
V	Vận tốc tuyệt đối
Vu	Thành phần theo phương u của vận tốc tuyệt đối
Vz	Thành phần dọc trục của vận tốc tuyệt đối
V1u	Thành phần theo phương u của vận tốc tuyệt đối trước khi vào cánh V2u	Thành phần theo phương u của vận tốc tuyệt đối sau khi ra khỏi cánh Va1u	Thành phần theo phương u của vận tốc tuyệt đối trước cánh hướng
Va2u	Thành phần theo phương u của vận tốc tuyệt đối sau cánh hướng
s	Hệ số xâm thực
sgh	Hệ số xâm thực tới hạn
Re	Số Reynolds
v	Hệ số nhớt động năng
t1	Thời gian chuyển dịch tương đối của lưới trên một bước của lưới thứ nhất
t2	Thời gian chuyển động của sóng dọc theo profil
g(s)	Mật độ phân bố xoáy trên đường nhân
yo (t)	Hàm dòng của dòng song phẳng không nhiễu
y1 (t)	Hàm dòng cảm ứng tạo bởi các xoáy liên hợp
r(s,t)	Khoảng cách từ điểm khảo sát của profil tới điểm A, tại đó có phân bố xoáy dG
rk	Khoảng cách giữa điểm z của dòng chảy mà tại đó xác định hàm số dòng và điểm s trên cung thứ k của lưới.
Df = ftđ - ftt : Chênh lệch độ cong của cung tương đương và cung tính toán
Df = Df/L : Độ cong tương đối tính bổ sung thêm của cung tương đương. y	Chiều dày lớp biên
b = (D1 - dmo)/2 : Chiều dày cánh theo phương hướng kính.
Lc	Chiều dài profil cánh ở tiết diện biên.
DANH MỤC CÁC BẢNG
1
Bảng 1.1
Bảng phân loại máy bơm theo ns
2
Bảng 1.2
Thông số cơ bản các bơm hướng trục phổ biến ở Liên Xô cũ
3
Bảng 2.1
Bảng tọa độ Profil mẫu VIGM 420
4
Bảng 3.1
Các thông số mô phỏng tại điểm thiết kế
5
Bảng 3.2
Các thông số thực nghiệm đối chứng kết quả mô phỏng tại điểm thiết kế
6
Bảng 3.3
Kết quả mô phỏng phương án D352 trụ tại điểm thiết kế
7
Bảng 3.4
Kết quả mô phỏng phương án D352 cầu tại điểm tối ưu
8
Bảng 3.5
Bảng kết quả mô phỏng tại Góc -6 độ
9
Bảng 3.6
Bảng kết quả mô phỏng tại Góc -3 độ
10
Bảng 3.7
Bảng kết quả mô phỏng tại Góc 0 độ
11
Bảng 3.8
Bảng kết quả mô phỏng tại Góc +3 độ
12
Bảng 3.9
Bảng kết quả mô phỏng tại Góc +6 độ
13
Bảng 3.10
Sai số của hiệu suất giữa tính theo đồ thị và theo mô phỏng
14
Bảng 3.11
Bảng dự báo các vùng bị xâm thực và các dạng xâm thực xảy ra theo góc xoay
15
Bảng 4.1
Bảng thống kê các vùng bị xâm thực khi xoay cánh
16
Bảng 4.2
Bảng tính gíá trị KHtư và sth tại các góc xoay cánh Da khác nhau
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
1
Hình 1.1
Sự thay đổi hình dạng của bánh công tác theo ns
2
Hình 1.2
Biểu đồ vùng sử dụng bơm hướng trục kiểu O và kiểu cánh quay OП
3
Hình 1.3
Trạm bơm cánh cống dùng bơm HT chìm hãng Ishigaky (Nhật)
4
Hình 2.1
Sơ đồ lưới profil mỏng vô cùng và phân bố xoáy trên đường nhân
5
Hình 2.2
Biểu đồ quan hệ Da=f(T0,b0) với b0 < 35÷40o và b0 < 20÷26o
6
Hình 2.3
Biểu đồ để xác định góc va Da ứng với các độ cong b0 khác nhau
7
Hình 2.4
Các đường cong biểu diễn quan hệ phụ thuộc của L* vào
bước lưới tương đối T/L và góc đặt bi của profil
8
Hình 2.5
Đồ thị xác định bổ sung độ cong tính tới ảnh hưởng chiều dày
profil
9
Hình 2.6
Sơ đồ để tính tổn thất do va đập
10
Hình 2.7
Đường đặc tính lý thuyết h=f(Q)
11
Hình 2. ... 9
0.369
90.883
980
9.327
65.89
0.975
3
1.856
0.359
94.041
980
9.651
67.70
0.981
4
2.071
0.346
98.715
980
10.131
69.36
0.979
5
2.204
0.333
102.727
980
10.543
68.39
0.992
6
2.292
0.327
106.091
980
10.888
67.46
0.996
7
2.405
0.317
111.259
980
11.418
65.57
0.999
8
2.643
0.296
120.089
980
12.325
62.19
1.009
9
2.753
0.286
124.945
980
12.823
60.18
1.011
10
1.561
0.377
87.787
980
9.009
64.12
0.971
11
1.721
0.367
91.317
980
9.372
66.16
0.975
12
1.884
0.357
94.659
980
9.715
67.94
0.981
13
2.089
0.344
99.245
980
10.185
69.24
0.981
14
2.216
0.333
103.193
980
10.591
68.26
0.992
15
2.308
0.325
106.809
980
10.962
67.20
0.996
16
2.435
0.315
112.401
980
11.536
65.15
1.001
17
2.657
0.294
120.711
980
12.388
61.94
1.009
18
2.767
0.284
125.195
980
12.849
60.06
1.017
19
1.550
0.378
87.550
980
8.985
63.97
0.971
20
1.710
0.368
91.100
980
9.349
66.03
0.975
21
1.870
0.358
94.350
980
9.683
67.82
0.981
22
2.080
0.345
98.980
980
10.158
69.30
0.980
23
2.210
0.333
102.960
980
10.567
68.32
0.992
24
2.300
0.326
106.450
980
10.925
67.33
0.996
25
2.420
0.316
111.830
980
11.477
65.36
1.000
26
2.650
0.295
120.400
980
12.356
62.06
1.009
27
2.760
0.285
125.070
980
12.836
60.12
1.014
Số liệu đo - Góc xoay cánh +3 độ
TT
điểm đo
H
(m)
Q
(m3/s)
M (Nm)
n (v/ph)
N trục
(KW)
Hiệu suất
(%)
P hút (bar)
1
2.067
0.461
144.922
980
14.873
62.83
0.922
2
2.256
0.449
148.967
980
15.288
64.98
0.927
3
2.465
0.436
155.119
980
15.920
66.28
0.938
4
2.683
0.418
159.168
980
16.335
67.29
0.950
5
2.945
0.392
170.765
980
17.525
64.66
0.964
6
3.172
0.374
181.830
980
18.661
62.41
0.976
7
3.451
0.339
197.792
980
20.299
56.52
0.995
8
2.093
0.459
145.478
980
14.930
63.14
0.922
9
2.284
0.447
149.773
980
15.371
65.18
0.929
10
2.495
0.434
155.721
980
15.981
66.42
0.940
11
2.717
0.414
160.712
980
16.494
66.96
0.952
12
2.975
0.390
172.275
980
17.680
64.34
0.966
13
3.208
0.370
183.850
980
18.868
61.67
0.978
14
3.469
0.337
198.188
980
20.340
56.41
0.995
15
2.080
0.460
145.200
980
14.902
62.99
0.922
16
2.270
0.448
149.370
980
15.330
65.08
0.928
17
2.480
0.435
155.420
980
15.951
66.35
0.939
18
2.700
0.416
159.940
980
16.414
67.13
0.951
19
2.960
0.391
171.520
980
17.603
64.50
0.965
20
3.190
0.372
182.840
980
18.765
62.04
0.977
21
3.460
0.338
197.990
980
20.319
56.46
0.995
Số liệu đo - Góc xoay cánh +6 độ
TT
điểm đo
H
(m)
Q
(m3/s)
M (Nm)
n (v/ph)
N trục
(KW)
Hiệu suất
(%)
P hút (bar)
1
2.169
0.491
166.270
980
17.064
61.28
0.901
2
2.485
0.470
174.191
980
17.877
64.08
0.915
3
2.713
0.456
180.143
980
18.488
65.58
0.923
4
2.977
0.431
186.630
980
19.154
65.73
0.935
5
3.165
0.416
194.055
980
19.916
64.83
0.944
6
3.388
0.388
205.139
980
21.053
61.31
0.953
7
3.571
0.368
215.654
980
22.132
58.23
0.965
8
2.211
0.489
167.310
980
17.171
61.71
0.903
9
2.515
0.468
174.989
980
17.959
64.30
0.917
10
2.747
0.452
181.017
980
18.578
65.63
0.925
11
3.003
0.429
187.650
980
19.258
65.61
0.937
12
3.195
0.412
195.525
980
20.066
64.38
0.946
13
3.412
0.386
206.481
980
21.191
60.92
0.955
14
3.589
0.366
216.086
980
22.177
58.12
0.966
15
2.190
0.490
166.790
980
17.117
61.50
0.902
16
2.500
0.469
174.590
980
17.918
64.19
0.916
17
2.730
0.454
180.580
980
18.533
65.61
0.924
18
2.990
0.430
187.140
980
19.206
65.67
0.936
19
3.180
0.414
194.790
980
19.991
64.60
0.945
20
3.400
0.387
205.810
980
21.122
61.11
0.954
21
3.580
0.367
215.870
980
22.154
58.18
0.965
Số liệu thí nghiệm xâm thực.
Trong các bảng số liệu dưới đây:
s: Hệ số xâm thực của bơm trong các bảng tính là hệ số xâm thực Thomat được xác định theo công thức (2-44).
P hút (Pa): Giá trị áp suất ống hút bơm tại vị trí đặt đồng hồ đo trong giá thí nghiệm của Viện Bơm và Thiết bị thủy lợi.
P min (Pa): Giá trị áp suất nhỏ nhất mô phỏng tại mặt cắt sát mép vào vùng bánh
công tác.
Góc 0 độ
TT
P hút (Pa)
H
(m)
Q
(m3/s)
Hck hút
V1
(m/s)
P min (Pa)
L/Lc
s
1
95300
2.380
0.405
0.480
4.971
15300
0.000
1.985
2
94000
2.470
0.400
0.613
4.911
13700
0.000
1.876
3
92100
2.520
0.396
0.807
4.861
10030
0.100
1.582
4
90900
2.800
0.370
0.929
4.546
8400
0.200
1.508
5
88900
3.010
0.355
1.133
4.357
6600
0.250
1.362
6
86300
3.220
0.346
1.399
4.244
5600
0.380
1.271
7
84700
2.770
0.325
1.562
3.992
4590
0.500
1.179
Góc -6 độ
TT
P hút (Pa)
H
(m)
Q
(m3/s)
Hck hút
V1
(m/s)
P min (Pa)
L/Lc
s
1
98300
2.080
0.340
0.174
4.173
14200
0.000
2.271
2
95700
2.220
0.329
0.439
4.038
12800
0.000
2.185
3
93700
2.440
0.317
0.643
3.891
11200
0.000
2.064
4
90300
2.660
0.295
0.990
3.621
8500
0.130
1.816
5
88800
2.770
0.280
1.144
3.436
6800
0.350
1.617
6
85300
2.870
0.238
1.501
2.921
5200
0.510
1.477
7
79200
2.520
0.213
2.124
2.614
4500
0.620
1.390
Góc -3 độ
TT
P hút (Pa)
H
(m)
Q
(m3/s)
Hck hút
V1
(m/s)
P min (Pa)
L/Lc
s
1
96400
2.240
0.374
0.368
4.590
14400
0.000
2.069
2
94300
2.330
0.368
0.582
4.517
13200
0.000
1.986
3
92100
2.470
0.358
0.807
4.394
10300
0.080
1.741
4
89000
2.710
0.347
1.123
4.259
7200
0.200
1.446
5
83200
2.900
0.320
1.715
3.927
5800
0.350
1.342
6
79900
2.481
0.278
2.052
3.412
4500
0.600
1.229
Góc + 3 độ
TT
P hút (Pa)
H
(m)
Q
(m3/s)
Hck hút
V1
(m/s)
P min (Pa)
L/Lc
s
1
92200
2.080
0.460
0.796
5.646
13200
0.120
1.631
2
92800
2.270
0.448
0.735
5.498
11400
0.180
1.546
3
93900
2.480
0.435
0.623
5.339
10500
0.200
1.516
4
95100
2.700
0.416
0.500
5.106
8300
0.270
1.395
5
96500
2.960
0.391
0.357
4.799
6800
0.330
1.316
6
97700
3.190
0.372
0.235
4.566
5600
0.410
1.234
7
96600
3.010
0.338
0.347
4.148
4800
0.460
1.190
Góc + 6 độ
TT
P hút (Pa)
H
(m)
Q
(m3/s)
Hck hút
V1
(m/s)
P min (Pa)
L/Lc
s
1
90200
2.190
0.490
1.001
6.014
12500
0.180
1.517
2
91600
2.500
0.469
0.858
5.756
10190
0.190
1.425
3
92400
2.730
0.454
0.776
5.572
8803
0.210
1.364
4
93600
2.990
0.430
0.653
5.277
7100
0.320
1.283
5
94500
3.180
0.414
0.562
5.081
6620
0.340
1.268
6
95400
3.400
0.387
0.470
4.750
5430
0.370
1.201
7
94400
3.180
0.367
0.572
4.504
4935
0.450
1.175
MỘT SỐ KẾT QUẢ VÀ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM
Kết quả và hình ảnh khảo sát thí nghiệm xây dựng đặc tính
Góc 0 độ:
Điểm 1: H=1.79m; Q=0.439 m3/s
Điểm 2: H=1.98m; Q=0.428 m3/s
Điểm 3: H=2.19m; Q=0.419 m3/s
Điểm 4: H=2.32m; Q=0.409 m3/s
Điểm 5: H=2.38m; Q=0.405 m3/s
Điểm 6: H=2.52m; Q=0.390 m3/s
Điểm 7: H=2.65m; Q=0.379 m3/s
Điểm 8: H=2.80m; Q=0.368 m3/s
Điểm 9: H=2.96m; Q=0.356 m3/s
Điểm 10: H=3.12m; Q=0.341 m3/s
Điểm 11: H=3.28m; Q=0.322 m3/s
Góc -6 độ:
Điểm 1: H=1.55m; Q=0.378 m3/s
Điểm 2: H=1.71m; Q=0.368 m3/s
Điểm 3: H=1.87m; Q=0.358 m3/s
Điểm 4: H=2.08m; Q=0.345 m3/s
Điểm 5: H=2.21m; Q=0.333 m3/s
Điểm 6: H=2.30m; Q=0.326 m3/s
Điểm 7: H=2.42m; Q=0.316 m3/s
Điểm 8: H=2.65m; Q=0.395 m3/s
Điểm 9: H=2.76m; Q=0.285 m3/s
Góc -3 độ:
Điểm 1: H=1.62m; Q=0.411 m3/s
Điểm 2: H=1.84m; Q=0.400 m3/s
Điểm 3: H=2.05m; Q=0.388 m3/s
Điểm 4: H=2.24m; Q=0.374 m3/s
Điểm 5: H=2.32m; Q=0.367 m3/s
Điểm 6: H=2.43m; Q=0.355 m3/s
Điểm 7: H=2.65m; Q=0.334 m3/s
Điểm 8: H=2.81m; Q=0.326 m3/s
Điểm 9: H=3.03m; Q=0.380 m3/s
Góc +3 độ:
Điểm 1: H=2.08m; Q=0.460 m3/s;
s=1.631
Điểm 2: H=2.27m; Q=0.448 m3/s, s=1.546
Điểm 3: H=2.48m; Q=0.435 m3/s;
s=1.516
Điểm 4: H=2.7m; Q=0.416 m3/s; s=1.316
Điểm 5: H=2.96m; Q=0.391 m3/s; s=1.234
Điểm 6: H=3.19m; Q=0.372 m3/s; s=1.345
Góc +6 độ:
Điểm 1: H=2.19m; Q=0.490 m3/s; s=1.517
Điểm 2: H=2.50m; Q=0.469 m3/s; s=1.425
Điểm 3: H=2.73m; Q=0.454 m3/s;
s=1.364
Điểm 4: H=2.99m; Q=0.430 m3/s; s=1.283
Điểm 5: H=3.18m; Q=0.414 m3/s; s=1.268
Điểm 6: H=3.40m; Q=0.387 m3/s;
s=1.201
Thí nghiệm xâm thực tại điểm tối ưu:
Góc 0 độ
Vị trí 1; s=1.98
Vị trí 2; s=1.876
Vị trí 3; s=1.582
Vị trí 4, s=1.508
Vị trí 5; s=1.562
Vị trí 6; s=1.271
Vị trí 7; s=1.179
Góc -6 độ:
Vị trí 1; s=2.271
Vị trí 2; s=2.185
Vị trí 3; s=2.064
Vị trí 4; s=1.816
Vị trí 5; s=1.617
Vị trí 6; s=1.477
Vị trí 7; s=1.390
Góc -3 độ:
Vị trí 1; s=2.069
Vị trí 2; s=1.986
Vị trí 3; s=1.741
Vị trí 4; s=1.446
Vị trí 5, s=1.342
Vị trí 6; s=1.229
Kết quả mô phỏng để so sánh đối chứng với thực nghiệm
Mô phỏng một số điểm trong thí nghiệm xây dựng đặc tính và xâm thực
Góc 0 độ
Điểm tối ưu phần xây dựng đặc tính
H=2.517m; Q=0.405 m3/s
Phân bố áp suất phía mặt đẩy
Phân bố áp suất phía mặt hút
Phân bố pha hơi (xâm thực) trên cánh
Phân bố vận tốc tiết diện biên
Điểm 4; Phần khảo sát xâm thực, s=1.748
Xâm thực phía mặt hút
Xâm thực phía mặt đẩy
Phân bố áp suất phía mặt hút
Phân bố áp suất phía mặt đẩy
Nhiễu loạn do kết hợp giữa dòng chảy ngược và dòng xâm thực
Phân bố áp suất trong vùng bánh công tác
Góc -6 độ
Điểm 4; Điểm tối ưu khảo sát đặc tính
H=2.126m; Q=0.345 m3/s
Xâm thực phía mặt hút
Xâm thực phía mặt đẩy
Phân bố áp suất phía mặt hút
Phân bố áp suất phía mặt đẩy
Điểm 5; Khảo sát xâm thực; s =1.909
Xâm thực phía mặt hút
Xâm thực phía mặt đẩy
Phân bố áp suất phía mặt đẩy
Phân bố áp suất phía mặt đẩy
Phân bố bọt khí trong vùng bánh công tác
Phân bố áp suất trong vùng bánh công tác
Xâm thực trong vùng bánh công tác
Nhiễu loạn do kết hợp giữa dòng chảy
ngược và dòng xâm thực
Góc -3 độ
Điểm 4; Điểm tối ưu khảo sát đặc tính
H=2.39m; Q=0.374 m3/s
Phân bố áp suất trên cánh
Phân bố bọt khí trên cánh
Phân bố áp suất trong vùng bánh công tác
Đườn dòng ổn định khi không xâm thực
Điểm 2; Khảo sát xâm thực; s =2.454
Xâm thực trên bánh công tác
Phân bố áp suất trong vùng bánh công tác
Phân bố áp suất trên cánh
Phân bố đường dòng
Góc +3 độ
Điểm 1; Khảo sát đặc tính; s =1.93
H=2.212m; Q=0.460 m3/s
Phân bố áp suất trên cánh
Phân bố bọt khí trên cánh
Phân bố bọt khí tiết diện ngoài
Đường dòng phân bố vùng bánh công tác
Chiều dài túi hơi trên tiết diện cánh R=0.99RN
Phát triển xâm thực tại tiết diện ngoài cùng
Góc +6
Điểm 3; Khảo sát đặc tính; s =1.5365
H=2.876m; Q=0.454 m3/s
Xâm thực phía mặt hút
Xâm thực phía mặt đẩy
Phân bố áp suất phía mặt hút
Phân bố áp suất phía mặt đẩy
Chiều dài túi hơi trên tiết diện cánh R=0.99RN
Phân bố đường dòng trong vùng bánh công tác
Điểm 4; Khảo sát đặc tính; s=1,417
H=3.173m; Q=0.430 m3/s
Xâm thực phía mặt hút
Xâm thực phía mặt đẩy
Xâm thực phía mặt hút
Mật độ pha hơi phía mặt hút
Xâm thực phía mặt hút
Chiều dài túi hơi trên tiết diện cánh biên
Nhiễu loạn do kết hợp giữa dòng chảy
ngược và dòng xâm thực
Phân bố bọt khí tại khe hở vành mòn