Развитие современных подходов к управлению кавитацией и крупномасштабными вихрями для повышения устойчивости и эффективности работы гидротурбин
| Название НИОКТР | Развитие современных подходов к управлению кавитацией и крупномасштабными вихрями для повышения устойчивости и эффективности работы гидротурбин |
|---|---|
| Аннотация | Современные тренды в мировом энергопотреблении связаны с увеличением доли использования новых возобновляемых источников энергии и расширением сети солнечных, ветровых и гидроэнергетических установок. Гидроэлектростанции, относящиеся к традиционной области возобновляемой энергетики, имеют значительное преимущество за счет возможности обеспечения гибкого управления выработкой электроэнергии, что позволяет использовать их в энергетических системах для компенсации неравномерности выработки электроэнергии ветровыми и солнечными электростанциями. Радиально-осевые турбины или турбины Френсиса относятся к наиболее распространенным в мире типам турбин, которые устанавливаются на высоконапорных гидроэлектростанциях. Такие турбины могут эксплуатироваться при оптимальных, частичных и форсированных нагрузках генератора. Однако, при прохождении неоптимальных рабочих зон в проточной части гидротурбины возникает ряд опасных гидродинамических неустойчивостей, связанных с образованием прецессирующего вихревого ядра (ПВЯ), концевой вихревой кавитации, приводящих к увеличению механической нагрузки как на отдельные детали гидроагрегата, так и на гидротурбину в целом. Поэтому задача эффективного управления вихревой кавитацией является актуальной для гидроэнергетики настоящего и будущего. В ходе реализации проекта будет изучено кавитационное течение на модельных гидроэнергетических установках различного масштаба, выявлены наиболее нежелательные режимы с точки зрения возникновения периодических и апериодических пульсаций давления, а также установлено влияние числа кавитации на структуру потока. Экспериментальные результаты позволят восполнить пробелы в физике турбулентных закрученных кавитационных течений и будут способствовать дальнейшему развитию методов теоретического описания вихревых кавитационных явлений и различного рода неустойчивостей. Для достижения главной цели проекта, связанной с подавлением и управлением эффектом ПВЯ, необходимо проработать иерархию стратегий управления. Планируется разработать и усовершенствовать методы активного управления вихревой кавитацией посредством периодического воздействия без обратной связи (open-loop periodic forcing) и с обратной связью (сlosed-loop periodic forcing). Для снижения рисков кавитационной деградации элементов гидротурбин будут разработаны методы пассивного управления кавитацией посредством создания поверхностей различной морфологии, обладающих гидрофобными, гидрофильными, а также дифильными свойствами. Масштабность задачи проекта обусловлена ее фундаментальностью и практической значимостью, связанной с необходимостью увеличения как производительности гидроэнергетических комплексов за счет расширения диапазона устойчивой работы, так и срока эксплуатации лопаток направляющих аппаратов и рабочих колес гидротурбин, что относится к проблемам мировой гидроэнергетики в целом. В частности, стоит отметить, что введение в эксплуатацию новых станций является достаточно дорогостоящим, а предлагаемый проект будет способствовать увеличению производительности и долговечности уже существующих гидроэнергетических и гидроаккумулирующих комплексов. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 18000.0 |
| Дата начала | 2025-09-10 |
| Дата окончания | 2028-06-30 |
| Номер контракта | 25-79-10154 |
| Дата контракта | 2025-09-10 |
| Количество отчетов | 3 |
| УДК | 532.5 |
| Количество просмотров | 6 |
| Руководитель работы | Скрипкин Сергей Геннадьевич |
| Руководитель организации | Маркович Дмитрий Маркович |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ТЕПЛОФИЗИКИ ИМ. С.С. КУТАТЕЛАДЗЕ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-10-09 18:24:25 UTC, 2025-10-09 18:24:25 UTC |
| ОКПД | Работы оригинальные научных исследований и экспериментальных разработок в области естественных и технических наук, кроме биотехнологии |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | кавитация; ГЭС; прецессирующее вихревое ядро |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 30.17.51 - Прикладная гидродинамика и гидравлика |
| OECD | — |
| OESR | Энергетика и топливо |
| Приоритеты научно-технического развития | б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения; |
| Регистрационные номера | — |