Metode numerice de calcul al campurilor tridimensionale in distribuitorul si rotatorul turbinei Kaplan (pdf)

Cuprins
1 Introducere 3
1.1 Stadiul actual al calculului _si analizei hidrodinamicii turbinelor
Kaplan . . . . 3
2 Alegerea turbinelor Kaplan pentru studiul numeric al curgerii 8
2.1 Principalele realiz_ari tehnice din domeniul turbinelor hidraulice
Kaplan . . . . 8
2.2 Descompunerea domeniului de analiz_a pentru traseul hidrodinamic al
turbinei
Kaplan de la Port_ile de Fier I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 9
3 Geometria turbinei Kaplan de la hidroamenajarea Port_ile de Fier I 12
3.1 Geometria camerei spirale _si a statorului . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 12
3.2 Geometria aparatului director al turbinei . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 14
3.3 Geometria rotorului turbinei Kaplan . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 14
3.4 Geometria tubului de aspirat_ie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 19
4 Discretizarea domeniilor de analiz_a 20
5 Ecuat_iile care guverneaz_a curgerea _si condit_ii pe frontier_a.
Metodologia multi-domeniu _si tehnica interfet_ei de amestec 25
5.1 Ecuat_iile care guverneaz_a curgerea turbulent_a . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 25
5.2 Modele de turbulent__a. Alegerea modelului pentru curgeri 3D ^_n
turboma_sini . 25
5.3 Calculul curgerii ^_n zona stratului limit_a . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 27
5.4 Condit_ii la limit_a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 28
5.5 Tehnica interfet_ei de amestec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 29
6 Solut_ionarea curgerii 31
6.1 Utilizarea calculului paralel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 31
6.2 Convergent_a calculului . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 33
6.3 Strategii de solut_ionare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 33
6.4 Alegerea punctelor de funct_ionare . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 33
7 C^ampurile hidrodinamice ^_n turbinele Kaplan ^_n curent real 36
7.1 Rezultate numerice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 36
7.1.1 M_arimi investigate ^_n prelucrarea rezultatelor numerice . . . . . .
. . . 36
7.2 C^ampul hidrodinamic ^_nainte _si dup_a stator . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 36
7.3 C^ampul hidrodinamic prin interfat_a distribuitor-rotor . . . . . . . .
. . . . . . 38
7.4 C^ampul hidrodinamic dup_a rotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 38
7.5 C^ampul hidrodinamic ^_nainte _si dup_a canalele rotorice (_rul
mijlociu) . . . . . 49
1
7.6 Distribut_ia presiunii pe suprafet_ele paletelor rotorice la diferite
raze ri . . . . . 53
7.7 Studiul c^ampului hidrodinamic la ie_sirea din tubul de aspirat_ie . .
. . . . . . . 53
8 Analiza curgerii reale ^_n raport cu curgerea ideal_a ^_n turbina Kaplan
61
8.1 ^Inc_arcarea coloanelor statorice ale turbinei Kaplan pentru debit
variabil . . . . 61
8.2 Distribut_ia coe_cientului de putere la arborele rotorului ^_n curent
ideal/real
funct_ie de debit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 61
8.3 Distribut_ia componentelor vitezei absolute amonte _si aval de rotorul
turbinei . 64
9 Curbele de sensibilitate la cavitat_ie 66
9.1 Concluzii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 69
10 Programe originale de calcul 70
10.1 Aplicat_ia de calcul original_a TurboCADoptim . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 70
10.2 Implementarea automatizat_a a algoritmului interfet_ei de amestec . .
. . . . . . 70
10.3 Calculul automatizat al curgerii ^_n camera spiral_a _si tubul de
aspirat_ie . . . . . 73
11 Concluzii _si perspective 79
11.1 Concluzii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 79
11.2 Perspective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 81
Bibliogra_e 82