V rámci projektu TA03011157 byla navžena a implementována metoda pro návrh a optimalizaci lopatek obežných kol Kaplanovy a Francisovy turbíny. Metoda je založena na využití negradientní metody hejna a využívá v projektu implementované metody pro generování plošných a objemových B-spline modelů těchto typů turbín a isogeometrického řešiče simulace proudění. Číst dále ›
V rámci Francisovy turbíny byly vytvořeny objemové parametrizace rozvaděče a oběžného kola. Díky periodickým podmínkám, které jsou obsaženy v isogeometrickém řešiči, stačí modelovat pouze příslušné části turbíny v závislosti na počtu lopatek. V obou parametrizacích uvažujeme nulovou tloušťku na odtoku lopatek. Číst dále ›
Pro účely optimalizace došlo k zjednodušení okrajových ploch pláště turbíny, tj. ořezových ploch pro tvorbu oběžné lopatky, a tím pádem byly zjednodušeny i objemové parametrizace v okolí oběžného kola. Zároveň byl vytvořen model s rozváděcími lopatkami, ale bez lopatek oběžných, který slouží k získání okrajových podmínek. Poslední úpravou bylo zavedení nulové tloušťky na odtoku každé lopatky, díky tomu došlo ke snížení počtu plátů objemových parametrizací. Číst dále ›
V rámci projektu TA03011157 byl vyvinut software pro simulaci nestlačitelného proudění v tvarově složitých výpočetních oblastech. Jako základní matematický model byly zvoleny Navierovy-Stokesovy rovnice. Jedná se o nelineární parciální diferenciální rovnice, které jsou numericky řešeny pomocí metody isogeometrické analýzy. Číst dále ›
V tomto příspěvku se budeme zabývat geometrickou B-spline parametrizací Francisovy turbíny (stejně jako v případě Kaplanovy turbíny). B-spline plochy jsou určeny na základě několika parametrů a budou definovat hranici pro B-spline objemy vstupující do isogeometrického řešiče, kde bude analyzováno proudění turbínou. V článku uvedeme stručný popis vstupní roury ve tvaru spirály, rozváděcího kola, oběžného kola a kolenové savky Francisovy turbíny a zmíníme se i o lopatkách Francisovy turbíny.
V tomto článku se budeme zabývat objemovou parametrizací hydraulického profilu přímoproudé Kaplanovy turbíny. Její geometrický popis, který je závislý na několika parametrech, je uveden v předchozím článku a bude určovat hraniční plochy pro výpočet B-spline/NURBS objemové parametrizace. Číst dále ›
Vstupem do isogeometrického řešiče jsou B-spline/NURBS prvky, proto je nutné pomocí těchto objektů popsat jednotlivé typy turbín, u kterých nás zajímá analýza proudění. Nejprve uvedeme geometrický popis přímoproudé Kaplanovy turbíny, jež bude závislý na několika proměnných parametrech, stručně zde zmíníme popis lopatkového kanálu, savky a popis lopatky Kaplanovy turníny. Číst dále ›
Základním matematickým modelem, který je využit pro simulaci proudění ve 3D, jsou stacionární a nestacionární Navier-Stokesovy rovnice. Jedná se o nelineární parciální diferenciální rovnice, které jsou numericky řešeny pomocí tzv. metody isogeometrické analýzy. V principu se jedná o metodu Galerkinova typu, přičemž jako bázové funkce jsou zvoleny stejné bázové funkce, který popisují i geometrii výpočetní oblasti a konkrétně se jedná obecně o NURBS bázové funkce.
Jelikož je obecně známo, že numerické řešení rovnic popisujících nestlačitelné proudění je extrémně výpočetně náročné, zvláště při zahrnutí turbulentního modelu, bylo nezbytné se důkladně zaměřit také na vhodný způsob implementace ve zvoleném prostředí Wolfram Mathematica. Číst dále ›
Jako základní model pro simulaci proudění v Kaplanově turbíně, který bude využit, byly zvoleny nestacionární Navier-Stokesovy rovnice. Jedná se o časově závislé nelineární parciální diferenciální rovnice, které jsou, jak již bylo zmíněno, numericky řešeny pomocí isogeometrické analýzy. Číst dále ›