Tvarová optimalizace sací trouby Francisovy turbíny pro potlačení vírového copu

Abstract

Táto diplomová práca je zameraná na tvorbu optimalizačného algoritmu, ktorý je následne aplikovaný na saciu trúbu Francisovej turbíny pri prevádzke pod optimálnym prietokom. Cieľom tvarovej optimalizácie je eliminovať vírový cop. Optimalizácia prebieha za pomoci jednoduchých simulácii prúdenia (2D, k-, stacionárne), jej výsledky sú potom overené na pokročilejších troj-dimenzionálnych modeloch. Ako súčasť tvarovej optimalizácie sú v práci skúmané možnosti zachytenia prejavov vírového copu za pomoci dvojdimenzionálneho, osovo symetrického, časovo nezávislého modelu.This master's thesis is aimed at the creation of shape optimization algorithm. The subject of optimization is a Francis turbine's draft tube in a sup-optimal operational regime. The objective of the shape optimization is the mitigation of vortex rope. The shape optimization is based on steady two-dimensional CFD simulations with usage of k- turbulency modelling. The results are validated by more advanced unsteady three-dimensional CFD simulations. As a part of shape optimization, this thesis ivestigates the possibilities of a simulation of vortex rope's manifestations with steady two-dimensional CFD models.