EFFECT OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF PUMP-TURBINE RUNNERS ON ENERGY CHARACTERISTICS
The paper presents the results of design, numerical, and experimental studies of models of pump-turbine flow passages for heads up to 200 m. The task was to improve the performance of the ORO170/5217 pump-turbine, which is successfully operated at 1-4 power units of the Dniester PSP. Using the softw...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/560 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-560 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-09-30T09:23:20Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
pump-turbine runner 3D blade (x-blade) numerical studies hydrodynamic stand experimental studies. |
| spellingShingle |
pump-turbine runner 3D blade (x-blade) numerical studies hydrodynamic stand experimental studies. Khoryev , O. Rusanov , A. Lynnyk, O. Korotaiev, P. Bykov , Yu. Ahibalov , Ye. Maksymenko-Sheiko , K. EFFECT OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF PUMP-TURBINE RUNNERS ON ENERGY CHARACTERISTICS |
| topic_facet |
pump-turbine runner 3D blade (x-blade) numerical studies hydrodynamic stand experimental studies. насос-турбіна робоче колесо просторова лопать (x-blade) чисельні дослідження гідродинамічний стенд експериментальні дослідження. |
| format |
Article |
| author |
Khoryev , O. Rusanov , A. Lynnyk, O. Korotaiev, P. Bykov , Yu. Ahibalov , Ye. Maksymenko-Sheiko , K. |
| author_facet |
Khoryev , O. Rusanov , A. Lynnyk, O. Korotaiev, P. Bykov , Yu. Ahibalov , Ye. Maksymenko-Sheiko , K. |
| author_sort |
Khoryev , O. |
| title |
EFFECT OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF PUMP-TURBINE RUNNERS ON ENERGY CHARACTERISTICS |
| title_short |
EFFECT OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF PUMP-TURBINE RUNNERS ON ENERGY CHARACTERISTICS |
| title_full |
EFFECT OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF PUMP-TURBINE RUNNERS ON ENERGY CHARACTERISTICS |
| title_fullStr |
EFFECT OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF PUMP-TURBINE RUNNERS ON ENERGY CHARACTERISTICS |
| title_full_unstemmed |
EFFECT OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF PUMP-TURBINE RUNNERS ON ENERGY CHARACTERISTICS |
| title_sort |
effect of geometrical parameters of pump-turbine runners on energy characteristics |
| title_alt |
ВПЛИВ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ РОБОЧИХ КОЛІС НАСОС-ТУРБІНИ НА ЕНЕРГЕТИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ |
| description |
The paper presents the results of design, numerical, and experimental studies of models of pump-turbine flow passages for heads up to 200 m. The task was to improve the performance of the ORO170/5217 pump-turbine, which is successfully operated at 1-4 power units of the Dniester PSP. Using the software developed at IPMach, a series of runners was designed to determine the effect of the number of blades on the power characteristics in turbine and pump modes. Using the proprietary IPMFlow software package developed at IPMach, preliminary numerical studies of the flow process in the turbine mode were carried out. Numerical modeling of the incompressible viscous fluid flow was performed by numerical integration of the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations using artificial compressibility. The equations of fluid motion were supplemented by the differential two-parameter Menter SST model. The equations were integrated using the implicit quasi-monotonic Godunov scheme with second order approximation in space and time. The flow structure and energy performance of the new runners were compared with those of R5217. Selective experimental studies of pump-turbine models were carried out on the ECS-30 hydrodynamic test rig at IPMach. The test rig has no analogues in Ukraine, it is equipped with state-of-the-art devices and a set of measuring instruments, the performance of which meets the requirements of the international energy standard IEC 60193. In order to significantly reduce the research cost and time, the runner blades were manufactured using 3D printing technology from PLA plastic. The energy characteristics in turbine and pump modes were obtained. It was determined that in the turbine mode, the model with 7 blades is the most efficient in almost the entire range of operation at the plant – at the nominal head, its maximum efficiency is more than 2.5% higher than that of the original version. The geometric data of this runner was transferred to JSC “UKRENERGYMACHINES” for implementation in the project for the development of 5-7 hydraulic units of the Dniester PSP. |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/560 |
| work_keys_str_mv |
AT khoryevo effectofgeometricalparametersofpumpturbinerunnersonenergycharacteristics AT rusanova effectofgeometricalparametersofpumpturbinerunnersonenergycharacteristics AT lynnyko effectofgeometricalparametersofpumpturbinerunnersonenergycharacteristics AT korotaievp effectofgeometricalparametersofpumpturbinerunnersonenergycharacteristics AT bykovyu effectofgeometricalparametersofpumpturbinerunnersonenergycharacteristics AT ahibalovye effectofgeometricalparametersofpumpturbinerunnersonenergycharacteristics AT maksymenkosheikok effectofgeometricalparametersofpumpturbinerunnersonenergycharacteristics AT khoryevo vplivgeometričnihparametrívrobočihkolísnasosturbíninaenergetičníharakteristiki AT rusanova vplivgeometričnihparametrívrobočihkolísnasosturbíninaenergetičníharakteristiki AT lynnyko vplivgeometričnihparametrívrobočihkolísnasosturbíninaenergetičníharakteristiki AT korotaievp vplivgeometričnihparametrívrobočihkolísnasosturbíninaenergetičníharakteristiki AT bykovyu vplivgeometričnihparametrívrobočihkolísnasosturbíninaenergetičníharakteristiki AT ahibalovye vplivgeometričnihparametrívrobočihkolísnasosturbíninaenergetičníharakteristiki AT maksymenkosheikok vplivgeometričnihparametrívrobočihkolísnasosturbíninaenergetičníharakteristiki |
| first_indexed |
2025-10-01T01:30:54Z |
| last_indexed |
2025-10-01T01:30:54Z |
| _version_ |
1844741149075439616 |
| spelling |
veorgua-article-5602025-09-30T09:23:20Z EFFECT OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF PUMP-TURBINE RUNNERS ON ENERGY CHARACTERISTICS ВПЛИВ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ РОБОЧИХ КОЛІС НАСОС-ТУРБІНИ НА ЕНЕРГЕТИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ Khoryev , O. Rusanov , A. Lynnyk, O. Korotaiev, P. Bykov , Yu. Ahibalov , Ye. Maksymenko-Sheiko , K. pump-turbine, runner, 3D blade (x-blade), numerical studies, hydrodynamic stand, experimental studies. насос-турбіна, робоче колесо, просторова лопать (x-blade), чисельні дослідження, гідродинамічний стенд, експериментальні дослідження. The paper presents the results of design, numerical, and experimental studies of models of pump-turbine flow passages for heads up to 200 m. The task was to improve the performance of the ORO170/5217 pump-turbine, which is successfully operated at 1-4 power units of the Dniester PSP. Using the software developed at IPMach, a series of runners was designed to determine the effect of the number of blades on the power characteristics in turbine and pump modes. Using the proprietary IPMFlow software package developed at IPMach, preliminary numerical studies of the flow process in the turbine mode were carried out. Numerical modeling of the incompressible viscous fluid flow was performed by numerical integration of the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations using artificial compressibility. The equations of fluid motion were supplemented by the differential two-parameter Menter SST model. The equations were integrated using the implicit quasi-monotonic Godunov scheme with second order approximation in space and time. The flow structure and energy performance of the new runners were compared with those of R5217. Selective experimental studies of pump-turbine models were carried out on the ECS-30 hydrodynamic test rig at IPMach. The test rig has no analogues in Ukraine, it is equipped with state-of-the-art devices and a set of measuring instruments, the performance of which meets the requirements of the international energy standard IEC 60193. In order to significantly reduce the research cost and time, the runner blades were manufactured using 3D printing technology from PLA plastic. The energy characteristics in turbine and pump modes were obtained. It was determined that in the turbine mode, the model with 7 blades is the most efficient in almost the entire range of operation at the plant – at the nominal head, its maximum efficiency is more than 2.5% higher than that of the original version. The geometric data of this runner was transferred to JSC “UKRENERGYMACHINES” for implementation in the project for the development of 5-7 hydraulic units of the Dniester PSP. Наведено результати проєктування, чисельних і експериментальних досліджень моделей проточних частин насос-турбіни на напори до 200 м. Ставилася задача покращити показники насос-турбіни ОРО170/5217, яка успішно експлуатується на 1–4 гідроагрегатах Дністровської ГАЕС. За допомогою розроблених в ІЕМС програм спроєктовано серію робочих коліс з метою виявлення впливу кількості лопатей на енергетичні характеристики в турбінному та насосному режимах. З використанням програмного комплексу IPMFlow, розробленого в ІЕМС, проведено попередні чисельні дослідження робочого процесу в турбінному режимі. Чисельне моделювання течії нестисливої в’язкої рідини виконано методом чисельного інтегрування рівнянь Нав’є – Стокса, осереднених за Рейнольдсом, з використанням штучної стисливості. Рівняння руху рідини було доповнено диференціальною двопараметричною моделлю Ментера SST. Інтегрування рівнянь виконано за допомогою неявної квазімонотонної схеми Годунова, що має другий порядок апроксимації за простором і часом. Виконано порівняння структури потоку й енергетичних показників нових коліс з РК5217. Селективні експериментальні дослідження моделей насос-турбін проведено на гідродинамічному стенді ЕКС-30, ІЕМС. Стенд не має аналогів в Україні, він оснащений сучасним обладнанням і комплексом вимірювальної апаратури, показники якої відповідають вимогам міжнародного енергетичного стандарту IEС 60193. З метою суттєвого зниження вартості й скорочення термінів досліджень лопаті робочих коліс були виготовлені за технологією 3D-друку з пластику PLA. Отримано енергетичні характеристики в турбінному та насосному режимах. Визначено, що в турбінному режимі практично в усьому діапазоні роботи на станції найефективнішою є модель з 7 лопатями – за номінального напору його максимальний ККД більш ніж на 2,5 % перевищує ефективність вихідного варіанта. Геометричні дані цього Дністровської ГАЕС. колеса передано в АТ «Українські енергетичні машини» для впровадження в проєкті розроблення 5–7 гідроагрегатів Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-09-28 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/560 10.36296/1819-8058.2025.3(82).164-172 Возобновляемая энергетика; № 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 164-172 Відновлювана енергетика; № 3(82) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 164-172 Vidnovluvana energetika ; No. 3(82) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 164-172 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.3(82) en https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/560/470 Copyright (c) 2025 Vidnovluvana energetika |