Hidrodinamica nestaționară a tubului de aspirație al turbinelor hidraulice

Abstract

Ţinta activităţii de cercetare din cadrul prezentei teze de doctorat este modelarea matematică a curgerii cu rotaţie aval de rotorul unei turbine Francis, în imediata apropiere a acestuia. Este importantă configuraţia curgerii din această zonă deoarece ea influenţează în mod dramatic curgerea în tubul de aspiraţie, acolo unde pierderile hidraulice în afara punctului optim sunt cele mai însemnate comparativ cu celelalte elemente ale traseului hidraulic. Problemă test a fost considerată turbina hidraulică Francis GAMM, pentru care s-a făcut analize numerice 3D turbulente. Folosind un un model matematic surogat pentru rotor, pentru care este nevoie de un număr mic de parametri de intrare ce caracterizează curgerea, se generează un set de profile de viteze pentru un domeniu larg de funcţionare la cădere constantă. Impunând la intrarea în tubul de aspiraţie profilele rezultate, se vor face simulări numerice şi se vor determina pierderile hidraulice în tub. Având valoarea pierderii pentru fiecare regim, se va face o reprezentare grafică a pierderii funcţie de coeficientului de debit, rezultând astfel alura curbei de pierderi. Practic, acest model îşi propune să înlocuiască calculul curgerii amonte de tubul de aspiraţie, pentru a fi posibilă optimizarea curgerii în tub. O componentă importantă a tezei de faţă o reprezintă şi analiza hidrodinamicii nestaţionare a curgerii în tubul de aspiraţie.