Российские физики нашли способ повысить безопасность ГЭС
Изучая особенности вихревых потоков, сотрудники Сибирского федерального университета и СО РАН использовали гидродинамическую установку и методы численного моделирования. Комплексный подход позволил совместить теоретические расчеты с экспериментами, главным объектом которых стал турбулентный поток с разными режимами закрутки.
Вихри образуются не только в природе (в мировом океане и атмосфере), но и в технических устройствах. Энергию вихревых потоков применяют, например, при создании подъемной тяги летательных аппаратов, в вентиляционных системах и гидротурбинном оборудовании на ГЭС. Между тем мощь этой энергии способна провоцировать аварии.
По словам красноярских ученых, им удалось зафиксировать и воспроизвести так называемое "перезамыкание" вихревого ядра в турбине. "Это выглядит как образование некоего кольца", - цитирует РИА Новости научного сотрудника Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Дмитрия Платонова. Описываемые им кольца ударяют о стенки турбины, создавая перегрузки, которые ведут к быстрому износу оборудования и, как следствие, к авариям.
В СФУ отметили, что "эффект перезамыкания и отрыва колец" практически случайно обнаружили новосибирские коллеги во время работы с экспериментальной установкой, имитирующей гидротурбину. Красноярские ученые, продолжая исследование, поняли, что упомянутые эффекты могут приводить к очень опасным последствиям. Пример - крупная авария на Саяно-Шушенской гидроэлектростанции в 2009 году.
Подобные ЧП, по словам Платонова, можно предотвратить, зная природу закрученных потоков. Корректировать их поведение позволит грамотное и своевременное изменение режима работы оборудования, а также особенности контролируемой подачи воды или воздуха в тракт гидротурбины.
Нейтрализация вихрей похожа на борьбу с морскими волнами, говорят исследователи. Как волнорезы лишают силы нахлынувший на них поток воды, так и специальные "ребра", установленные в гидротурбине, гасят чрезмерную интенсивность вихря.
Исследование сибирских специалистов опубликовал международный научный журнал International Journal of Heat and Fluid Flow.