Strömungssimulation und statische Strukturanalyse (FEA) einer Radialturbine

Die Turbine ist die wichtigste Komponente in Wasserkraftwerken, da sie sowohl die Kosten als auch die Gesamtleistung der Anlage beeinflusst. Für die kosteneffiziente Planung eines Wasserkraftprojekts ist es daher sehr wichtig, das hydraulische Verhalten und den Wirkungsgrad von Wasserturbinen vor ihrem Einsatz vorherzusagen. Der experimentelle Ansatz zur Vorhersage der Leistung von Wasserturbinen ist im Vergleich zum CFD-Ansatz kostspielig und zeitaufwendig. Diese Forschungsarbeit beschreibt die Strömungsbedingungen und Strömungsparameter innerhalb einer Radialturbine in Bezug auf jeden Teil der Turbine. Die Strömungsbedingungen und Strömungseigenschaften innerhalb der Turbine werden durch eine CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics) mit Hilfe der ANSYS-Software ermittelt. Das Strömungsverhalten wird im Inneren der Turbine bei verschiedenen Leitschaufelwinkeln beobachtet, und für alle Fälle wird die maximale hydraulische Effizienz ermittelt und ein Vergleich zwischen der theoretischen und der experimentellen (CFD) Effizienz durchgeführt. Für alle verschiedenen Leitschaufelwinkel werden die Kennlinien überprüft. Für jeden Fall wird die Einströmgeschwindigkeit nacheinander auf 10 m/s, 7 m/s und 4 m/s geändert. Die CFD-Simulation wird mit dem K-¿(SST)-Modell und dem SIMPLEC-Algorithmus durchgeführt.