Eksenel türbin tasarımı ve CFD analizi

Abstract

Günümüzde hidrolik santrallerde eksenel türbinlerin kullanımı giderek yaygın hale gelmektedir. Bu çalışmada eksenel türbinlerin kanat tasarımı, performans analizi ve optimizasyonu CFD teknikleri kullanılarak ele alınmıştır.En uygun hidrolik türbin tipinin debi, düşü değerlerine göre belirlenmesinden ve çalışma devri seçiminden sonra kanat açıları ve dış boyutlandırma hesabı yapılmış ardışık HAD analizleri sonucunda en uygun performans değerlerine sahip türbin elde edilmiştir. Tüm türbin yerine CFD analizleri, kolaylık sağlamak için periyodik sınır şartı ile tek bir kanat bölgesi üzerinden yapılmıştır. Yine aynı yöntem ile bu tasarımın verim ve devir sayısı bakımından en uygun olduğu tespit edilmiştir.Son olarak tüm türbin sisteminin 3-D modeli elde edilmiş ve kavitasyon denetimi yapılmıştır. Ayrıca güç üretim sistemi, iletim mili ve buna bağlı teçhizatların (kayış-kasnak vb) tasarımı bilgisayar ortamında yapılmıştır.

Axial type turbines are becoming increasingly common in hydraulic power plants. In this study, blade design of an axial turbine, performance analysis and optimization of this turbine are performed by using CFD tecniques.After specifying the most suitable type of hydraulic turbine according to flow rate, head values and selecting operating speed, blade angles and external sizing of rotor and stator sections were performed and as a result of successive CFD analysis, the best performance values were obtained for this turbine. Instead of the whole turbine, CFD analyses were performed in a sector around one blade with periodic boundary conditions for simplicity. However, this design with the same method was found to be most suitable in terms of efficiency and speed.Finally, the 3-D model of the whole turbine system is formed and control of cavitation is performed. Also the power generation system, transmission shaft and related equipments (belt-pulley, etc.) are modeled on computer enviroment.