Optimalizace difuzoru vodní turbíny s využitím adjoint řešiče
Loading...
Date
Authors
Pham, Jakub
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
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.
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.
Description
Citation
PHAM, J. Optimalizace difuzoru vodní turbíny s využitím adjoint řešiče [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Fluidní inženýrství
Comittee
doc. Dr. Ing. Lumír Hružík (předseda)
doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. František Pochylý, CSc. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miloslav Haluza, CSc. (člen)
doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc. (člen)
Ing. Jindřich Veselý, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-13
Defence
Student přednesl prezentaci své závěrečné práce.
začátek prezentace 8:25
konec prezentace 8:39
doc. Rudolf přečetl posudek vedoucího práce
dr. Štefan přečetl posudek oponenta
Student zodpověděl otázky oponenta.
doc. Fialová se zeptala:
1) jak by se vyráběly geometrické tvary získané pomocí použité optimalizace. Student reagoval a odpověděl.
doc. Štigler se zeptal:
1) zkoušely se vykreslit vektory víru rychlosti. Student reagoval, že toto se nezkoušelo.
doc. Habán se zeptal:
1) k slide 11, kde byla výstupní okrajová podmínka a jestli tam byla podmínka konstantního tlaku.
2) tlaky v mítech 1 - 4 jsou odběry v jednom místě, nebo obvodově středované.
dr. Veselý měl komentář k hranici určení, kde je vír a kde už není.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení