Выполнены работы по модификации программного пакета для расчета характеристик гидравлических насосов и турбин «ГРаНиТ»

08.10.2018

Прикладной программный комплекс «ГРаНиТ» (Гидравлический Расчет Насосов и Турбин) представляет собой инструмент для решения совокупности расчетных задач, относящихся к теории лопастных гидромашин (гидравлических турбин и насосов). Версия 1.3 данного компьютерного пакета включает в себя ряд программ и алгоритмов численного моделирования кинематики потока и прогнозирования интегральных энергокавитационных показателей гидромашины, разработанных в течение нескольких десятков лет коллективом авторов и хорошо зарекомендовавших себя в инженерной практике.

Программный комплекс «ГРаНиТ» включает в себя численные реализации следующих укрупненных прикладных задач теории лопастных гидромашин:

  • Подготовка, контроль, тестирование и визуализация данных о геометрии проточного тракта и лопастных систем (различных типов рабочих колес и направляющих аппаратов). Решение сопряженных геометрических задач.
  • Решение прямой квазитрехмерной задачи расчета кинематики осесимметричного потока в проточной части гидромашины. Определение полей скоростей и давлений в результате расчета обтекания лопастных систем.
  • Нахождение энергетических характеристик и расчет баланса потерь исследуемой гидромашины. Альтернативные методики построения универсальных и рабочих характеристик.
  • Расчет кавитационных показателей гидромашины и определение гидродинамических сил и моментов, действующих на лопастные системы.

Пакет состоит из совокупности расчетных библиотек, работающий под управлением единой интерфейсной оболочки. Его использования позволяет исследовать кинематику потока и определять рабочие характеристики гидромашины (гидротурбины или насоса), состоящей из проточного тракта (ПТ) произвольной геометрии и компоновки (вертикальная или горизонтальная) и максимум двух лопастных систем (ЛС).

В расчетных алгоритмах поддерживаются различные типы  лопастных систем: жестколопастные или поворотно-лопастные конструкции, вращающиеся или неподвижные ЛС. Также допускается выбор режима работы гидромашины: турбинный или насосный и задание произвольных режимных параметров (расход, напор и число оборотов рабочего колеса).

По заказу «ОАО НПО ЦКТИ им. Ползунова» специалистами компании «Бюро Гиперборея» была проведена модификация программного комплекса «ГРаНиТ» с целью расширения его функциональных возможностей. В пакет был интегрирован алгоритм решения обратной задачи – оптимизации формы лопасти рабочего колеса исследуемой или проектируемой гидромашины. В качестве критерия оптимизации выбирается минимум профильных и ударных гидравлических потерь в решетках рабочего колеса, расположенных на выбранных осесимметричных поверхностях тока. Подключенный алгоритм оптимизации позволяет оперативно скорректировать геометрию решетки профилей рабочего колеса при заданных ограничениях на величины циркуляции скорости и максимальное значение кавитационного коэффициента. В зависимости от выбранных установок корректировке может подвергаться только средняя линия лопасти или только закон распределения толщин или обе эти величины одновременно. Полученная измененная геометрия для одного или нескольких сечений может быть сразу же использована в качестве входных данных для пересчета кинематики потока и баланса потерь. Таким образом, в рамках новой версии пакета «ГРаНиТ» предоставляется возможность организовать итеративный процесс последовательного улучшения геометрии лопасти с целью минимизации гидравлических потерь и увеличения КПД гидромашины. То есть функциональные возможности аналитического комплекса расширяются элементами автоматизированного проектирования. Принципиальной особенностью данного алгоритма и в целом комплекса «ГРаНиТ» по отношению к современным продвинутым средствам и средам трехмерных расчетов выступает возможность проведения предпроектных исследований исключительно быстро и без привлечения специальных вычислительных мощностей.

Согласно достигнутым договоренностям с правообладателями программного комплекса «ГРаНиТ», компания «Бюро Гиперборея» получила эксклюзивные права на внедрение и дистрибуцию модифицированной версии 2.0 данного программного пакета с подключенными возможностями по оптимизации геометрии рабочего колеса.