|
|
Study of the Dissipation in Spiraling Vortical Structures
Štefan, David ; Drábková, Sylva (oponent) ; Koutník,, Jiří (oponent) ; Skoták, Aleš (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
This work deals with study of swirling flows where the spiral vortical structure appears. The main relation is to flow seen in the draft tube cone of hydraulic turbines operated out of the design point (i.e. best efficiency point). In this cases large coherent vortex structure (vortex rope) appears and consequently high pressure pulsations are propagated to the whole machine system leading to possible restriction of turbine operation. This flow features are consequence of flow instability called vortex breakdown in case of Francis turbine operated at part load (flow rate lower than optimal one). The present study is carried out using simplified device of swirl generator in order to access similar flow conditions as can be found in real hydraulic turbines. Both the dynamic and dissipation effect of spiral vortex breakdown are investigated. The first part of thesis deals with spiral form of vortex breakdown. The experimentally measured velocity profiles (LDA) and wall static pressures are correlated with numerical simulations carried out using open-source CFD package OpenFOAM 2.2.2. The high speed camera recording of cavitating vortex core is used to obtain image ensemble for further post-processing. The dissipation effect of spiral vortex structure is in detail discussed based on computed flow fields. The second part of thesis is dedicated to the application of POD decomposition to the study of spatio-temporal features of spiral vortex dynamics. Firstly the POD is applied to the both the experimentally obtained image ensemble of cavitating vortex and numerically computed static pressure fields. Secondly the comprehensive analysis of spiral vortex mitigation effect by the axial water jet is analyzed. The collaborative study employing the swirl generator apparatus designed by the researchers from Politehnica University of Timisoara in Romania is performed and changes in spatio-temporal vortex dynamic are studied. In this study the numerical data (in a form of three-dimensional pressure and velocity fields) are obtained using commercial CFD software ANSYS Fluent R14.
|
|
|
Vliv zakončení výztužné lopatky u Francisovy turbíny na tvorbu Karmánových vírů
Novotný, Vojtěch ; Skoták, Aleš (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Za špatně obtékanými tělesy vzniká v určitém rozsahu rychlostí pravidelné odtrhávání vírů známé jako von Kármánova vírová stezka. Tento fenomén může mít nepříznivý vliv na obtékanou konstrukci, neboť způsobuje periodickou změnu tlakového pole a silově tak na konstrukci působí. Je-li frekvence odtrhávání vírů blízká vlastní frekvenci obtékané konstrukce, může dojít k samobuzenému kmitání a v extrémním případě až k únavovému lomu. V případě vodních turbín je tento jev častý u výztužných lopatek. Tvarem odtokové hrany lopatky lze ovlivnit jak frekvenci odtrhávání vírů, tak amplitudu vztlakové síly působící na lopatku. Cílem této diplomové práce je pomocí CFD výpočtu najít optimální tvar odtokové hrany výztužné lopatky pro konkrétní Francisovu turbínu.
|
|
|
Analýza nesrovnalostí MVE Ostravice
Kupčík, Roman ; Skoták, Aleš (oponent) ; Haluza, Miloslav (vedoucí práce)
Diplomová práce „Analýza nesrovnalostí MVE Ostravice“ se zabývá řešením sníženého výkonu malé vodní elektrárny u města Vratimov na řece Ostravici. Elektrárna je osazena přímoproudou Kaplanovou turbínou RA – 3,5 – 0 1000 o průměru oběžného kola 1000 mm. Příčinou nízkého výkonu je savka turbíny. Předmětem diplomové práce je návrh nové sací trouby. Pro hydraulický návrh byl použit CFD program Fluent. Cílem bylo nalézt nejoptimálnější tvar savky, který povede ke zvýšení výkonu ze současných 30 kW na projektovanou hodnotu, která činí 55 kW.
|
|
|
Návrh vírové turbiny
Šperka, Oldřich ; Skoták, Aleš (oponent) ; Haluza, Miloslav (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce je navrhnout vírovou turbínu v násoskovém uspořádání, která by využila energetický potenciál řeky Úpy u města Jaroměř. Hydraulický návrh oběžného kola byl založen na výpočtu v CFD programu Fluent. Stanovení rozměrů savky a pevnostní výpočet lopatek turbíny a hřídele se opírají o vztahy ověřené teorií, experimenty a především praxí. Tento návrh by měl sloužit jako podklad pro vypracování projektu a následnou realizaci stavby malé vodní elektrárny.
|
|
|
Výpočtová simulace interakce rotoru se statorem Francisovy turbíny
Machoň, Matěj ; Skoták, Aleš (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovou simulací interakce rotoru se statorem (RSI) Francisovy turbíny. V daném provozním bodě stroje jsou v různých tlakových odběrech vyhodnocovány amplitudy tlakového pole odpovídající frekvenci interakce rotoru se statorem a jsou porovnávány s dostupnými experimentálními daty. Dále je zkoumán vliv na výsledky při různých zjednodušeních simulace za účelem snížení výpočetních nároků, například nástroje Transient Blade Row Modelling. Na závěr je provedena modální analýza oběžného kola s využitím akustických elementů modelujících přítomnost tekutiny za účelem zjištění vlastních frekvencí a vlastních tvarů oběžného kola pod vodou s cílem určit, zda-li se oběžné kolo mohlo v tomto provozním bodě nacházet v rezonančním satvu.
|
|
| |
|
| |
|
|
Struktura proudění a energetické přeměny v kolenové sací troubě
Štefan, David ; Skoták, Aleš (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Sací trouba je důležitou součástí přetlakových vodních turbín. Pouze její dokonalá spolupráce s turbínou může zajistit nejvyšší účinnost celého soustrojí. Proto je třeba se zabývat charakterem proudění v sací troubě nejlépe pro různé provozní body turbíny. Účinnost turbíny je významně závislá na samotné sací troubě. Studium proudění v sací troubě a jeho vazba s energetickou přeměnou je dobrým ukazatelem, jestli sací trouba pracuje správně nebo naopak ovlivňuje chod turbíny natolik, že celkovou účinnost soustrojí snižuje. Tato práce se zabývá sledováním vazby mezi strukturou proudění a energetickou přeměnou. Cílem je poukázat na hlavní příčiny způsobující snížení účinnosti sací trouby v daných provozních bodech.
|
|
| |
|
|
Výpočtová simulace interakce rotoru se statorem Francisovy turbíny
Machoň, Matěj ; Skoták, Aleš (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtovou simulací interakce rotoru se statorem (RSI) Francisovy turbíny. V daném provozním bodě stroje jsou v různých tlakových odběrech vyhodnocovány amplitudy tlakového pole odpovídající frekvenci interakce rotoru se statorem a jsou porovnávány s dostupnými experimentálními daty. Dále je zkoumán vliv na výsledky při různých zjednodušeních simulace za účelem snížení výpočetních nároků, například nástroje Transient Blade Row Modelling. Na závěr je provedena modální analýza oběžného kola s využitím akustických elementů modelujících přítomnost tekutiny za účelem zjištění vlastních frekvencí a vlastních tvarů oběžného kola pod vodou s cílem určit, zda-li se oběžné kolo mohlo v tomto provozním bodě nacházet v rezonančním satvu.
|
host ::
RSS.