توضیحات
در این پروژه توربین آبی کاپلان در حالت ثابت به منظور بدست آوردن گشتاور استاتیک، با استفاده از نرم افزار فلونت شبیه سازی شده است.توربین کاپلان نوعی توربین آبی و از نوع محور عمودی است و نسبت به بقیه ی توربین های آبی مکانیزیمی ساده تر دارد. به همین دلیل نیز نگه داری از آن ساده تر است و هزینه ی نصب و تعمیر و نگه داری پایین تری دارد. توربین کاپلان برای دبی های زیاد و هد های کم مورد استفاده قرار می گیرد. توربین‌های کاپلان را می‌توان به صورت عمودی یا افقی نصب کرد. جریان ورودی، جهت نصب را تعیین می‌کند. در وضعیت عمودی، قطر رانر می‌تواند به ۱۰ متر هم برسد. با تنظیم زاویه ورودی، زاویه خروجی، شعاع توربین و زاویه تاب پره‌ها می‌توان راندمان این توربین را کنترل کرد. هریک از این پارامترها در هر موقعیت و در مسیر هر جریانی، مقدار منحصر به فردی خواهد داشت. توربین‌های کاپلان در تمام نقاط دنیا قابل استفاده هستند. زیرا همان‌طور که گفته شد، محدودیت هِد (Head) برای این توربین‌ها وجود ندارد. تا زمانی که دبی جریان زیاد باشد، توربین کاپلان انتخاب اول است.
در این شبیه سازی سرعت ورودی جریان 1 متر بر ثانیه و با شرط مرزی ولاسیتی اینلت تعریف شده است.و برای خروجی نیز از شرط مرزی پرشو اوتلت با فشار گیج صفر پاسکال استفاده شده است. یکی از پارامتر های مهم در طراحی توربین های کاپلان، گشتاور استاتیک برای راه اندازی توربین است. به همین منظور در این پروژه این توربین در حالت ساکن شبیه سازی شده است.
روش های استفاده شده:
این پروژه به صورت سه بعدی انجام شده است. هندسه ی این پروژه توسط نرم افزار space claim طراحی شده است. شبکه بندی این هندسه توسط نرم افزار Ansys meshing انجام شده و پس از شبکه بندی در نرم افزار ANSYS meshing ، در داخل فلونت از قابلیت make polyhedral استفاده شده و المان های تترا به المان polyhedral تبدیل شده اند. تعداد المان های مورد استفاده شده برای این پروژه 515164 عدد است. این شبیه سازی در شرایط پایا انجام شده است.
نتیجه:
پس از انجام شبیه سازی با توجه به کانتور های سرعت و فشار مشاهده می کنیم که فشار استاتیک در جلوی پره ها یشتر از پشت آن ها است. به همین دلیل نیروی درگ ایجاد شده در پره ها باعث به وجود آمدن گشتاور حول محور توربین می شود. حال برای اینکه توربین کاپلان به صورت اتوماتیک راه اندازی شود باید این گشتاور ایجاد شده بزرگتر از از گشتاور مقاوم خود توربین باشد. با استفاده از شبیه سازی CFD می توانیم این گشتاور را برای سرعت های جریان مختلف محاسبه کرده و سرعت جریانی که در آن سرعت توربین خود به خود شروع به راه اندازی می شود را محاسبه بکنیم.
دیدگاه کاربران
افزودن نظر جدید