Optimizarea curgerii cu rotaţie la intrarea în tubul de aspiraţie al turbinelor hidraulice

Abstract

Scopul activităţii de cercetare din prezenta teză de doctorat este elaborarea unei metode de proiectare optimă a unui rotor de turbină hidraulică care să ofere performanţe bune pe un domeniu larg de exploatare al turbinei la cuplarea rotorului cu un tub de aspiraţie existent. Aceasta presupune parametrizarea curgerii cu rotaţie pe întreg domeniul de funcţionare al turbinei. Parametrizarea profilelor de viteză de la intrarea în tubul de aspiraţie este efectuată utilizând un model matematic de calcul al curgerii aval de rotor. A fost utilizată ca şi caz test, turbina hidraulică Francis GAMM pentru care datele experimentale au fost disponibile. Cei doi coeficienţi, media şi panta vitezei axiale fără rotaţie, ce descriu geometria paletei rotorice la bordul de fugă sunt utilizaţi într-un algoritm de optimizare pentru a identifica configuraţia optimă a vitezei axiale fără rotaţie. Mai exact, a configuraţiei optime a paletajului rotoric la bordul de fugă, pentru care media ponderată a pierderilor relative de energie este minimă la cuplarea rotor – tub aspiraţie. Analiza hidrodinamici tubului de aspiraţie confirmă identificarea profilelor de viteză optime, cât şi identificarea punctului de funcţionare la care pierderea relativă de energie este minimă. În final proiectarea noului rotor a fost efectuată utilizând metoda inversă de proiectare la punctul de funcţionare pentru care pierderile relative de energie sunt minime.