| Form of studies |
Master |
| Title of the study programm |
Engineering Technology, Mechanics and Mechanical Engineering |
| Title in original language |
Hidroturbīnas lāpstiņas parametru analīze ūdens plūsmā. |
| Title in English |
Fluid-Structure Interaction for water turbine blades. |
| Department |
Faculty Of Civil And Mehanical Engineering |
| Scientific advisor |
Marina Čerpinska |
| Reviewer |
Shravan Koundinya Vutukuru |
| Abstract |
Samazinātas peļņas normas un konkurētspējīgas elektroenerģijas cenas ir piespiedušas hidrauliskās turbīnas darboties bīstamos apstākļos. Uzņēmumi ir bijuši spiesti izstrādāt vieglus skrējējus, jo ir nepieciešams paplašināt darba diapazonu un izcilu veiktspēju. Turbīnas skrējēja kļūme var rasties, ja piespiedu (plūsmas izraisīta) ierosmes frekvence sasniedz skrējēja dabisko rezonansi. Pēcekspluatācijas strukturālā sadalījuma izmaksas ir pārmērīgas. Lai sasniegtu uzticamu un drošu sliedes dizainu, ir svarīgi izprast strukturālo reakciju uz plūsmas izraisītiem ierosinājumiem. Spiediena pulsācijas ar lielu amplitūdu izraisīja asmeņu dinamiskas slodzes, kas laika gaitā izraisa lūzumus. Amplitūdas atšķiras atkarībā no šķidruma plūsmas, turbīnas tipa un statora/rotora lāpstiņu konfigurācijas. Strukturālo reakciju nosaka polimēru raksturlielumi, plūsmas izraisīta slāpēšana un vibrācijas frekvence. Turklāt hidrauliskajā turbīnā plūsmas ātruma svārstības no mazāk nekā 1 m/s līdz vairāk nekā 40 m/s apgrūtina reakcijas novērtēšanu. Mērķis ir izpētīt atšķirību starp plakanu lāpstiņu un izliektu asmeni un noteikt, kurš lāpstiņš ir ideāli piemērots upēm ar zemu augstumu, lielas strāvas plūsmas un zemas strāvas plūsmas plūsmu. Tā kā šķidruma apmaiņai plūdmaiņas strāvas turbīnas (TCT) lāpstiņas ir ļoti elastīgas un ievērojami novirzās.
Šķidruma struktūras mijiedarbības (FSI) modeļi, atšķirībā no Computational Fluid Dynamic (CFD) modeļiem, var simulēt šo hidroelastīgo uzvedību. Šajā pētījumā tika izmantota saistīta modulāra FSI tehnika, lai izveidotu FSI modeli TCT efektivitātes novērtēšanai un strukturālās slodzes raksturošanai nevienmērīgās un modelētās plūsmas apstākļos. Salīdzinot ar empīriskajiem datiem, FSI modelis paredzēja turbīnas jaudas koeficientu CP ar kļūdu 4.8% nemainīgas plūsmas gadījumā. Šī neprecizitāte bija 9.8% stingrā asmens Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) CFD modelim. Turbīnas griešanās laikā vienmērīgā plūsmā turbīnas lāpstiņas tika pakļautas vienmērīgam spriegumam un pārvietošanai. Tomēr rakstveida plūsmai turbīnas lāpstiņu spriegums un deformācija mainījās līdz ar lāpstiņas leņķisko atrašanās vietu, kā rezultātā visā rotācijas ciklā radās spriedzes novirze par 22.1%. Šī sprieguma atšķirība ir diezgan būtiska un var būtiski ietekmēt turbīnu lāpstiņu izturību. Darba apjoms ir lapas, izņemot pielikumus. Tajā ir gan teorētiskā, gan praktiskā daļa, ieskaitot attēlus, tabulas un secinājumus. Literatūras saraksts sastāv no avotiem. |
| Keywords |
Ūdens turbīnas, SolidWorks plūsmas simulācija, Navjē-Stoksa vienādojums, ūdens turbīna ar zemu augstumu, ūdens turbīnu lāpstiņas, H formas Darrieus turbīna |
| Keywords in English |
Water Turbines, SolidWorks Flow simulation, Navier-Strokes Equation, Low-head Water Turbine, Water Turbines Blades, H-shaped Darrieus Turbine, |
| Language |
eng |
| Year |
2023 |
| Date and time of uploading |
16.01.2023 13:39:30 |
