Su türbini ayar kanadı tasarım sistemi geliştirilmesi ve çeşitli francıs tipi türbinler için uygulanması

Abstract

Today, as the need for sustainable energy increased, hydraulic energy has become more important. Francis turbines are commonly used in hydropower generation since they have a wide operating range. The main components of Francis turbines are spiral case, stay vanes, guide vanes, runner and draft tube. The dimensions of these components are mainly based on turbine head and discharge. In this study, the design parameters of guide vanes, which control the discharge entering the turbine, are changed and the effects of these changes on the flow are examined. Firstly, the guide vanes of two turbines having different head and discharge values are designed using Computational Fluid Dynamics (CFD) with the help of empirical and theoretical formulas enhanced before. Using these geometries, various design parameters are altered in accordance with several criteria and the results for two turbines are compared.

Günümüzde sürdürülebilir enerjiye ihtiyacın artmasıyla birlikte, hidrolik enerjinin önemi de artmıştır. Francis türbinleri de geniş çalışma aralıklarından dolayı hidrogüç üretimi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Francis türbinlerinin temel parçaları salyangoz, sabit kanatlar, ayar kanatları, çark ve emme borusudur. Bu parçaların boyutları temel olarak türbinin debi ve düşü değerlerine bağlıdır. Bu çalışmada, türbine giren debiyi ayarlayan parça olan ayar kanatlarının tasarım parametreleri değiştirilmiş ve bu değişikliklerin akış üzerine etkisi incelenmiştir. Bunun için, debi ve düşü değerleri farklı iki farklı türbinin ayar kanadı tasarımları, önceden geliştirilen ampirik ve teorik formüller yardımıyla Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) kullanılarak gerçekleştirilmiştir ve ardından belirlenen son tasarımlar üzerinden, ayar kanatlarının tasarım parametreleri çeşitli kısıtlar doğrultusunda değiştirilmiş ve elde edilen sonuçlar iki farklı türbin için karşılaştırılmıştır.