Naslov (srp)

Теоријско и експериментално истраживање расподеле губитака енергије у хидрауличним аксијалним турбинама : докторска дисертација

Autor

Božić, Ivan, 1977-

Doprinosi

Benišek, Miroslav, 1946-
Nedeljković, Miloš, 1957-
Gajić, Aleksandar, 1950-
Babić, Milun, 1950-

Opis (eng)

Axial hydraulic turbines have long been in use, especially including propeller and Kaplan turbines. Good hydrodynamic and specific design features enable the turbines to be widely used for small net heads and large discharges operating ranges in big and small hydropower plants. Successful construction of these turbines is based primarily on the knowledge of flow fields in all passages, which ultimately contributes to the good perception of the hydraulic losses in its entire flow domain. Firstly from the theoretical standpoint, hydraulic losses mechanisms in all parts of very complex geometry of Kaplan turbine are defined in this paper. Then, the geometrical and flow parameters influences on the turbine energy characteristics were analyzed and their participation in the reduction of efficiency and overall energy balance were determined. The total losses distribution was performed in the wide propeller and combinatory operating regimes by extensive model tests of the Kaplan turbines. Numerical experiments were carried out using Reynolds averaged Navier-Stokes SST as well as Reynolds stress SSG turbulence models. By quantitative and qualitative analyzing of CFD results, the possibility of their application to the whole domain of axial hydraulic turbine were performed, simultaneously determining losses distribution in every turbine passage. The experimental results were used to verify the analytical and numerical results. Losses distributions in relation to integral parameters of swirl flow for certain flow passages were obtained. The analysis of flow field non-uniformity influence on the energy losses in the turbine runner was carried out. For the first time, the constant coefficient in the Voytashevski’s semi empirical formula for determining runner secondary losses was introduced as a variable one. Based on the numerical results, relevant particular losses were distributed and summary diagram of their share in total losses for the entire operating regimes obtained.

Opis (srp)

Аксијалне хидрауличне турбине су одавно у употреби, а међу њима посебно место заузимају пропелерне и Каплан турбине. Добре хидродинамичке и специфичне конструктивне карактеристике омогућују овим турбинама широку примену у областима малих специфичних радова и великих протока, како у великим тако и у малим хидроенергетским постројењима. Успешно конструисање оваквих турбина заснива се пре свега на познавању структуре струјања у сваком њиховом делу, што у крајњем случају доприноси добром сагледавању хидрауличних губитака у целом њиховом проточном домену. У овом раду су најпре са становишта теорије дефинисани механизми настанка хидрауличких губитака у појединим деловима веома комплексне геометрије струјног простора Капланове турбине. Затим су анализирани утицаји појединих геометријских и струјних параметара на енергетске карактеристике турбина и њихово учешће у смањењу степена корисности и укупном енергетском билансу турбине. Веома опсежним моделским испитивањима Капланових турбина одређене су расподеле глобалних губитака у широкој области пропелерних и комбинаторских режима рада. Коришћењем и двоједначинског SST и напонског SSG турбулентног модела урађено је нумеричко истраживање и утврђени су могућност и квалитет њихове примене за прорачун струјања кроз аксијалне хидрауличне турбине и добијање квантитативних и квалитативних резултата за одређивање расподеле енергетских губитака. Резултати добијени експерименталним испитивањима искоришћени су за проверу аналитичких и нумеричких резултата. Урађена је расподела губитака у функцији интегралних параметара вихорног струјања за поједине области проточног тракта. Извршена је анализа неуниформности струјања на енергетске губитке у обртном колу турбина. По први пут је константа у полуемпиријској формули за одређивања секундарних губитака у обртном колу, коју је предложио Војташевски, уведена као променљива величина. На основу нумеричких резултата урађена је расподела релевантних појединачних губитака и добијен сводни дијаграм њиховог учешћа у укупним губицима у целокупној радној области.

Opis (srp)

Машинство - Хидрауличне машине и енергетски системи / Mechanical Engineering - Hydraulic machinery and energy systems Датум одбране: 27. 11. 2012.

Jezik

srpski

Datum

2012

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 2.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 2.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Vodne turbine. Hidraulične mašine

хидраулична аксијална турбина, расподела губитака,моделска испитивања, нумерички прорачун

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Vodne turbine. Hidraulične mašine

hydraulic axial turbine, losses distribution, model tests, numerical calculation