Original title: Řízení vírového proudění v sací troubě vodní turbíny
Translated title: Flow control in a hydraulic turbine draft tube
Authors: Litera, Jiří ; Štefan, David (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2017
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Vodní energie je jedním z nejdůležitějších zdrojů pro výrobu elektrické energie na světě. Trendem současné doby je omezit produkci elektřiny spalováním fosilních paliv a použít pro její výrobu více obnovitelných zdrojů. Solární a větrné elektrárny jsou ale silně závislé na aktuálních meteorologických podmínkách a denní době, a to má za následek nestabilitu elektrické sítě. Hydraulické stroje nabízejí možnosti regulace výroby elektrické energie a případně také nabízejí prostor pro akumulaci. Turbíny je tedy nutné provozovat v širších pásmech mimo optimální bod, než na který byly navrženy. To má u Francisových turbín za následek vznik dvou typů nestabilního vírového proudění v sací troubě. Tato diplomová práce je zaměřena na problémy spojené s provozováním Francisovy turbíny při podoptimálním zatížení. V průběhu podoptimálního zatížení vzniká v sací troubě turbíny vlivem nestability proudění za oběžným kolem vírový cop, který rotuje ve směru oběžného kola a zároveň se otáčí kolem své vlastní osy. Je významným zdrojem nízkofrekvenčních tlakových pulzací, které jsou zde nežádoucí a je snahou je potlačit nebo zcela eliminovat. Diplomová práce je zaměřena na řízení vírového proudění v sací troubě Francisovy turbíny. Vírové proudění je řízeno vstřikováním vody a jednotlivé možnosti a metody jsou testovány využitím výpočtového modelování proudění. Hydraulic energy is one of the most important sources in the world for electricity production. Nowadays the trend is to limit the production of the electricity from fossil fuels and to protect the environment. The main idea is to use more renewable energy sources such as wind and solar energy. Unfortunately, these alternative sources are strongly dependent on current weather conditions, which causes the instability of the electrical grid. Luckily pumped storage and hydraulic power plants provide the solution. However, it requires an extension of the operating range of the hydraulic machines. For that reason, the water turbines now operate over and extended range of regimes, that can be quite far from the best efficiency point. Hence two types of unstable two-phase flows in the Francis turbine draft tube occur: part load overload. This diploma’s thesis is focused on the Francis turbine operating at the part load. During part load conditions the helical vortex rope is being developed in the draft tube, it causes pressure pulsation and it can lead to the hydro-acoustic resonance, which damages the elements of the power plant. The aim is to eliminate the pulsation by jet control of the swirling flow in the draft tube. In the diploma’s thesis, various approaches to jet control of the flow in conical diffuser are tested using the computational fluid dynamics.
Keywords: draft tube; Francis turbine; jet control; vortex rope; Francisova turbína; sací trouba; vírový cop; řízení vstřikováním vody

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/66490

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-570684


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses