Original title: Vliv zakončení výztužné lopatky u Francisovy turbíny na tvorbu Karmánových vírů
Translated title: Influence of the Francis turbine stay vane trailing edge shape on generation of Karman vortex street
Authors: Novotný, Vojtěch ; Skoták, Aleš (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2015
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
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. In the flow past bluff bodies for a certain range of velocity a periodical vortex shedding emerges which is known as von Kármán vortex street. This phenomenon causes the periodical alteration of pressure field which affects the body. Should the vortex shedding frequency be similar to the body natural frequency, the amplitude of vibration significantly increases which can lead to fatigue cracking. In the case of water turbines, this phenomenon often affects the stay vanes. Both the vortex shedding frequency and the lift force amplitude can be influenced by the modification of the trailing edge geometry. The aim of this thesis is to use CFD computation in order to find the optimal geometry of the stay vane trailing edge for the specific Francis turbine unit.
Keywords: CFD simulation; fatigue crack; flow past bluff bodies; lock-in phenomenon; shedding frequency; stay vane; Strouhal number; trailing edge; von Kármán vortex street; vortex induced vibration; water turbine; CFD výpočet; fenomén lock-in; frekvence odtrhávání; odtoková hrana; Strouhalovo číslo; vibrace indukovaná víry; vodní turbína; von Kármánova vírová stezka; výztužná lopatka; únavový lom; špatně obtékaná tělesa

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/11012/40301

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-589080


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