1.2 Tỡnh hỡnh nghiờn cứu PaT trờn thế giới
1.2.4 Vấn đề 4: Ảnh hưởng của một số thụng số hỡnh học bỏnh cụng tỏc đến đặc
đến đặc tớnh vận hành của bơm và tuabin
Ảnh hưởng của D2 đến đặc tớnh năng lượng trong hai chế độ bơm và tuabin đó
được Yang và cỏc cộng sự [22] nghiờn cứu thực nghiệm trờn 3 bơm ly tõm. Kết quả chỉ ra rằng, hiệu suất của PaT giảm với sự giảm của đường kớnh. Khi đường kớnh giảm từ 255mm đến 215mm thỡ hiệu suất giảm 4,11% ; đường cong Q(H) của PaT
càng dốc nhanh cũn Q(Psh) trở nờn tương đối phẳng. Cỏc nghiờn cứu năm 2014 của
Sanjay [23] cũng cho thấy theo xu hướng tương tự.
Trong nghiờn cứu của Olimstad và cỏc đồng nghiệp [24], 5 mẫu cỏnh khỏc nhau đó được khảo sỏt. Cỏc mẫu cỏnh được điều chỉnh bằng cỏc thay đổi quy luật đặt gúc đặt cỏnh βB và bỏn kớnh cỏnh trong khi giữ nguyờn cỏc thụng số khỏc. Để PaT vận
hành ổn định hơn, nghiờn cứu đó đề xuất nờn tăng gúc đặt cỏnh tại mộp vào bơm β1B.
Cỏc nghiờn cứu tương tự của Li [25] cũng đó được tiến hành trờn cỏc mỏy PaT ns
thấp. Từ cỏc điều kiện ban đầu của tam giỏc tốc độ tại mộp vào bơm, một quy luật gúc đặt cỏnh theo chiều dài cỏnh cũng được thiết lập để tạo nờn cỏc biờn dạng cỏnh khỏc nhau. Sau đú, kết hợp với lý thuyết tối ưu, mụ phỏng số CFD và cỏc nghiờn cứu
thực nghiệm, cỏc mẫu cỏnh đó được tối ưu dần dần. Kết quả hiệu suất được tăng cường 5% tại điểm thiết kế và 9% tại cỏc điểm ngoài điểm thiết kế.
Gúc tới δ là gúc lệch giữa gúc đặt cỏnh ở lối vào β1B với gúc của dũng hướng kớnh tớnh toỏn β10 (khi đú c1u=0), khi đú β1B = β10+δ. Theo nghiờn cứu của tỏc giả Trần Văn Cụng [26], gúc tới ảnh hưởng nhiều đến biờn dạng cỏnh, cột ỏp hỳt, đặc tớnh Q(H) và η(Q). Kết quả chỉ ra rằng, khi δ tăng từ 0o4o thỡ gúc ụm θ và mật độ cỏnh (l/t) giảm lần lượt là 4% và 5%. Đồng thời, tỏc giả cũng chỉ ra rằng, gúc tới o o
3 2
sẽ là tốt nhất cho bơm, khi đú bơm sẽ đạt được khả năng hỳt cao và hiệu suất tốt nhất.
Số cỏnh Z, gúc đặt cỏnh β1B, β2B và đường kớnh ngoài D2 cỏnh và chiều rộng mỏng cỏnh b2 khụng thể lựa chọn một cỏch độc lập mà chỳng phải cú quan hệ để đảm bảo đạt được cột nước yờu cầu và đường cong Q(H) làm việc ổn định. Theo Gỹlich [27], với giỏ trị Z, D2 và β2B xỏc định, H sẽ tăng theo chiều tăng của b2 và quan hệ Q(H)
trở nờn phẳng hơn. Đặc biệt với mỏy PaT cú ns thấp, một giỏ trị b2 đủ lớn là cần thiết
để đảm bảo cỏc yờu cầu thủy lực cho cả hai mụ hỡnh. Việc xỏc định lý thuyết b2 là
khú nờn thụng thường xỏc định qua thực nghiệm, Stelzer và Walters [28] đó tổng hợp và đưa ra cỏc đường cong xỏc định D2 và b2 cho mụ hỡnh PaT ns thấp.
Ngoài ra, một số kết quả nghiờn cứu trong thiết kế biờn dạng cỏnh liờn quan đến
D2, Z, β1B, β2B được trỡnh bày trong cỏc tài liệu [29, 30, 31, 32]. Trong nghiờn cứu của
Yang và cỏc cộng sự [22], 3 mẫu cỏnh với đường kớnh D2 khỏc nhau đó được thớ
nghiệm. Kết quả chỉ ra rằng, hiệu suất PaT giảm với sự giảm của đường kớnh. Khi đường kớnh giảm từ 255mm đến 215mm thỡ hiệu suất giảm 4,11%. Trong chế độ bơm, đường cong Q(H) trở nờn dốc hơn và Q(P) trở nờn gần như là cỏc parabol cú xu hướng đi xuống. Trong chế độ tuabin, đường cong Q(H) càng dốc nhanh cũn Q(P) trở nờn
tương đối phẳng. Một nghiờn cứu sau đú [23] cũng đó kiểm chứng với cỏc kết luận của Yang. Một số nghiờn cứu liờn quan đến hiệu chỉnh hỡnh học và kết cấu bỏnh cụng tỏc như bo trũn mộp cỏnh, mở rộng vựng mắt thắt đó được trỡnh bày trong cỏc tài liệu [24] [22] [33], [34]. Kết quả cho thấy hiệu suất được tăng cường từ 1% đến 2,5% trong vựng vận hành thiết kế.
Như vậy cú thể thấy rằng đó cú rất nhiều phương phỏp để thiết kế tối ưu biờn dạng cỏnh bỏnh cụng tỏc cũng như cỏc thụng số hỡnh học ban đầu của nú. Tuy nhiờn, cỏc lý thuyết và cỏc phương phỏp thiết kế đó được cụng bố thường khụng rừ ràng, vẫn chủ yếu dựa vào cỏc bài toỏn lý thuyết tối ưu, một số kỹ thuật tỡm mục tiờu và mụ phỏng số để hiệu chỉnh thiết kế. Rất cần thiết cú được một lý thuyết rừ ràng, chớnh thống để thiết kế được cỏc thụng số và biờn dạng cỏnh cho mỏy thuận nghịch PaT. Và sau đú, cỏc nghiờn cứu khỏc cú thể dễ dàng ứng dụng lý thuyết đú để thiết kế và hiệu chỉnh theo từng loại mỏy cụ thể.