Publication detail

CFD simulation of flow in the Francis turbine runner and blade load prediction during speed no load operation

ŠTEFAN, D. HABÁN, V. RUDOLF, P.

Czech title

CFD výpočty dynamického a statického zatížení OK Francisovy turbíny ns = 200 min-1

English title

CFD simulation of flow in the Francis turbine runner and blade load prediction during speed no load operation

Type

report

Language

cs

Original abstract

Tato zpráva se zabývá CFD výpočty dynamického a statického zatížení oběžného kola Francisovy turbíny s rychloběžností ns = 200 min-1 se zaměřením na režimy provozu při nízkém výkonu, kde dochází k namáhání odtokové hrany všech lopatek jevem zvaným Kármánova vírová stezka. Režim nízkých výkonů je charakteristický velmi malým průtokem turbínou (rozvaděč je značně přivřený) a proudění v oběžném kole se vyznačuje výskytem velkého množství sekundárního proudění (mezilopatkové víry, ráz na náběžnou hranu, atd.). CFD výpočty následně sloužily jako vstupní data pro FEM analýzu strukturálního zatížení a stanovení životnosti oběžných kol Francisových vodních turbín v rámci projektu Národního centra pro energetiku (NCK) s finanční podporou TAČR (TN01000007) s názvem „Vývoj diagnostických metod pro charakterizaci klíčových komponent energetických celků” pracovní balíček „PB1.18 Diagnostika oběžných kol vodních turbín a posouzení přípustnosti zjištěných indikací“.

Czech abstract

Tato zpráva se zabývá CFD výpočty dynamického a statického zatížení oběžného kola Francisovy turbíny s rychloběžností ns = 200 min-1 se zaměřením na režimy provozu při nízkém výkonu, kde dochází k namáhání odtokové hrany všech lopatek jevem zvaným Kármánova vírová stezka. Režim nízkých výkonů je charakteristický velmi malým průtokem turbínou (rozvaděč je značně přivřený) a proudění v oběžném kole se vyznačuje výskytem velkého množství sekundárního proudění (mezilopatkové víry, ráz na náběžnou hranu, atd.). CFD výpočty následně sloužily jako vstupní data pro FEM analýzu strukturálního zatížení a stanovení životnosti oběžných kol Francisových vodních turbín v rámci projektu Národního centra pro energetiku (NCK) s finanční podporou TAČR (TN01000007) s názvem „Vývoj diagnostických metod pro charakterizaci klíčových komponent energetických celků” pracovní balíček „PB1.18 Diagnostika oběžných kol vodních turbín a posouzení přípustnosti zjištěných indikací“.

English abstract

This report deals with CFD simulation of dynamic and static load on Francis turbine runner with specific speed of ns = 200 min-1. The main concern is turbine operation during low load (speed-no-load regime), where the blade trailing edge is periodically loaded due to occurrence of Kármán vortex street. Speed-no-load regime is characterized by low discharge (the small distributor opening) and flow in the turbine runner is accompanied by occurrence of large amount of secondary flow (interblade vortices, shock on the leading edge, etc.). Results of CFD serves as an input data for structural analysis (FEM) in order to determine remaining lifespan of Francis turbine runners within the project of National center for energy with financial support from Technical Agency of Czech Republic (TN01000007).

Keywords in Czech

Francisova turbína; Karmánová vírová stezka; kavitace; CFD

Keywords in English

Francis turbine; Kármán vortex street; cavitation; CFD

Released

27.12.2020

Location

Brno

Pages count

27

BIBTEX


@techreport{BUT167306,
  author="David {Štefan} and Vladimír {Habán} and Pavel {Rudolf},
  title="CFD výpočty dynamického a statického zatížení OK Francisovy turbíny ns = 200 min-1",
  year="2020",
  month="December",
  address="Brno"
}