| dc.description.abstract | Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη υδροδυναμική και υδροκινητική συμπεριφορά του δρομέα του υδροστρόβιλου μέσω της χρήσης του υπολογιστικού προγράμματος ANSYS. Η βασική γεωμετρία βασίστηκε σε αυτήν των Adam L. Niblick και Taylor Jessica Hall από τις διπλωματικές τους εργασίες.
Στόχος της διπλωματικής αυτής έρευνας είναι η μελέτη νέων γεωμετριών υδροστροβίλου με σκοπό τη μεγιστοποίηση της απόδοσης και της παραγόμενης ισχύος. Οι διαφορετικές γεωμετρίες που επιλέχτηκε να μελετηθούν ήταν αυτές με διαφορετική καμπυλότητα (NACA 2418 και NACA 4418), πάχος (NACA 0021 and NACA 0015), σημείο προσάρτησης και γωνία βήματος του προφίλ του πτερυγίου για διαφορετικές ταχύτητες ροής 0.5 m/s, 0.8 m/s, 1.2 m/s και 1.5 m/s διατηρώντας σταθερή περιστροφική ταχύτητα ίση με 150 rpm. Επιπρόσθετα, διεξήχθησαν προσομοιώσεις με ροικές συνθήκες ανάλογες της βιβλιογραφίας της Taylor Jessica Hall με σκοπό τη σύγκριση τους. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν σειρές προσομοιώσεων για διαφορετικές ταχύτητες περιστροφής. Τέλος, αποφασίστηκε να πραγματοποιηθούν προσομοιώσεις μόνιμης ροής για διαφορετικές περιστροφικές θέσεις του δρομέα.
Τα αποτελέσματα τα οποία ελήφθησαν από τις προσομοιώσεις για τη σύγκριση με τη βιβλιογραφία της Hall, παρατηρήθηκε μια αρκετά καλή συμφωνία. Όσον αναφορά τα αποτελέσματα που προέκυψαν μεταξύ των προσομοιώσεων μόνιμης και μη μόνιμης ροής δεν παρουσίαζαν μεγάλη διαφορά, ωστόσο διακρίνεται μια υποεκτίμηση των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων μη μόνιμης ροής. Επιπρόσθετα, με βάση τα αποτελέσματα η αεροτομή NACA 0021 και εν συνεχεία αυτή της NACA 2418 παρουσιάζουν την υψηλότερη απόδοση έναντι των άλλων γεωμετριών. Τέλος, δεν παρατηρήθηκε κάποια έντονη διαφορά στις γεωμετρίες με διαφορετικές γωνίες βήματος. The present thesis deals with the hydrodynamic and hydrokinetic behavior of a hydro turbine employing the ANSYS computational program, aiming at studying new geometries of a hydro turbine in order to maximize the performance and the power output. The geometry was based on that of Adam L. Niblick and Taylor Jessica Hall in their diploma thesis.
Four different geometries, namely different curvature (NACA 2418 and NACA 4418), thickness (NACA 0021 and NACA 0015), mount point and pitch angle of the blade profile, were studied at four different velocities of 0.5 m/s, 0.8 m/s, 1.2 m/s and 1.5 m/s while maintaining the rotational speed constant at 150 rpm. The baseline configuration has a blade profile namely NACA 0018. Simulations were also performed with flow conditions similar to those reported previously by Hall (2012). Three series of non-permanent (transient) simulations were performed for three different rotational speeds. Steady simulations were also conducted for different rotation positions of the rotor.
According to the comparison made between the bibliography and the present work
there is a good agreement between them. The results did not show great difference between the transient and the steady simulation setups, but there is a significant underestimation of the results for the steady simulations. Based on the results, NACA 0021 and then NACA 2418 have the highest performance over other geometries, whereas there is no significant difference between geometries with different pitch angles. | en_US |
