Original title: Optimalizace difuzoru vodní turbíny s využitím adjoint řešiče
Translated title: Hydraulic turbine diffuser optimization using adjoint solver
Authors: Pham, Jakub ; Štefan, David (referee) ; Rudolf, Pavel (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2024
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Tato práce se zabývá tvarovou optimalizací difuzoru vírového generátoru, který napodobuje oběžné kolo Francisovy turbíny. Optimalizace je založena na použití adjoint řešiče v programu ANSYS Fluent. Hlavním cílem bylo potlačení vírového copu v mimooptimálních režimech. Byla vytvořena metodika iterativní optimalizace pro adjungovaný řešič. Cílová funkce pro adjungovaný řešič byla zvolena s cílem minimalizovat moment hybnosti proudění kolem osy difuzoru. Byl představen a analyzován nový návrh difuzoru. Poté bylo provedeno srovnání chování vírového copu a proudového pole uvnitř nového a starého návrhu difuzoru. Bylo zjištěno, že optimalizace tvaru nevedla k žádnému významnému zlepšení chování vírového copu, přičemž energie vírového copu se pouze přenesla dále od náboje vírového generátoru. V závěru této práce byla formulována doporučení pro budoucí metody zmírnění vírového copu. This work deals with the shape optimization of the draft tube of a swirl generator that mimics the runner of a Francis turbine. The optimization is based on the use of the adjoint solver in ANSYS Fluent. The primary objective was to suppress the vortex rope in off-design regimes. An iterative optimization methodology for the adjoint solver was established. The objective function for the adjoint solver was selected with the goal of minimizing swirl around the diffuser axis. A new diffuser design was presented and analyzed, after which a comparison was made between vortex rope behaviour and flow field characteristics inside the new and old diffuser designs. It was found that shape optimization had not resulted in any significant improvement in vortex rope behaviour, with the energy of the vortex rope being only transferred further away from the hub of the swirl generator. Recommendations for future methods of vortex rope mitigation were made at the conclusion of this work.
Keywords: adjoint metoda; CFD; difuzor; savka; tvarová optimalizace; vírový cop; adjoint method; CFD; diffuser; draft tube; shape optimization; vortex rope

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/248162

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-617105


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