Vliv zakončení výztužné lopatky u Francisovy turbíny na tvorbu Karmánových vírů

Abstract

Za špatně obtékanými tělesy vzniká v určitém rozsahu rychlostí pravidelné odtrhávání vírů známé jako von Kármánova vírová stezka. Tento fenomén může mít nepříznivý vliv na obtékanou konstrukci, neboť způsobuje periodickou změnu tlakového pole a silově tak na konstrukci působí. Je-li frekvence odtrhávání vírů blízká vlastní frekvenci obtékané konstrukce, může dojít k samobuzenému kmitání a v extrémním případě až k únavovému lomu. V případě vodních turbín je tento jev častý u výztužných lopatek. Tvarem odtokové hrany lopatky lze ovlivnit jak frekvenci odtrhávání vírů, tak amplitudu vztlakové síly působící na lopatku. Cílem této diplomové práce je pomocí CFD výpočtu najít optimální tvar odtokové hrany výztužné lopatky pro konkrétní Francisovu turbínu.In the flow past bluff bodies for a certain range of velocity a periodical vortex shedding emerges which is known as von Kármán vortex street. This phenomenon causes the periodical alteration of pressure field which affects the body. Should the vortex shedding frequency be similar to the body natural frequency, the amplitude of vibration significantly increases which can lead to fatigue cracking. In the case of water turbines, this phenomenon often affects the stay vanes. Both the vortex shedding frequency and the lift force amplitude can be influenced by the modification of the trailing edge geometry. The aim of this thesis is to use CFD computation in order to find the optimal geometry of the stay vane trailing edge for the specific Francis turbine unit.