CFD-analyse av løpehjul og sugerør i en Francis turbin

Denne masteroppgaven evaluerer svingningene is sugerørsstrømingen til en Francis turbinved dellast. Bakgrunnen for dette studiet er delvis på grunn av verdens økende energibehov. Med varierende energipriser og vannivåer i magasinene opererer vannturbiner på varierende last. Operasjon ved fullast og dellast skaper trykkpulsasjoner i turbinen, hvor en av årsakene er ustabil strømning i sugerøret. Hovedmålet med denne oppgaven er å gjennomføre en CFD-analyse av løpehjulet og sugerøret i en Francis turbin ved dellast.Resultatene fra CFD-analysen stemmer godt overens med modelltesten gjennomført i Vannkraftlaboratoriet. Ved bestpunktet er sugerørsstrømingen symmetrisk og stabil både i CFD-analysen og i laboratoriet.Ved fullast er søgerørsstrømningne også symmetrisk og stabil, men det er et stort lavtrykksområde under løpehjulets boss. I laboratoriet kaviterte vannetpå grunn av det lave trykket. Ved dellast blir sugerørsstrømingen ustabil, og trykkpulsasjoner ble målt. En sugerørsvirvel formet som en korketrekker oppstod i sugerørskonusen i laboratoriet. CFD analysen er en-fase, uten mulighet for å kavitere, men en trykkoverflate viser en tilsvarende virvelform i sugerørskonusen.Frekvensen på trykkpulsasjonene målt ved dellast stemmer godt med den teoretiskefrekvensen ved det samme operasjonspunktet.