Zjednodušení objemových parametrizací Kaplanovy turbíny pro optimalizační proces

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. Díky periodickým podmínkám, které jsou obsaženy v isogeometrickém řešiči, stačí navíc modelovat pouze příslušné části turbíny v závislosti na počtu lopatek.

Zjednodušení okrajových ploch (zejména v rámci oběžného kola) pláště turbíny je následující. Místo vnějšího pláště je použita válcová plocha a vnitřní plocha je nahrazena rotační plochou, která neobsahuje zlomy. Ořezávání oběžné lopatky je tedy méně komplikované.

První objemová parametrizace Kaplanovy turbíny je 3-plátový model s rozváděcími lopatkami, ale bez lopatek oběžných. Tento model slouží k získání vstupních okrajových podmínek proudění v oběžném kole. Vstupní a výstupní část objemu jsou konstruovány jako rotační B-spline objem (využíváme aproximace kružnice pomocí B-spline křivek) a objem mezi lopatkami je určen jako B-spline objem pro danou hranici (vstupem je šest hraničních ploch a cílem je určit vnitřní body objemu). Na následujícím obrázku je ukázán 3-plátový model.

3patch14

Druhá objemová parametrizace je 5-plátový model oběžného kola (tvorba modelu je uvedena v článku Objemová parametrizace hydraulického profilu Kaplanovy turbíny). Tato parametrizace obsahuje plát před lopatkou, levý a pravý plát, plát za lopatkou a plát nad lopatkou. Díky volbě nulové tloušťky na odtoku lopatky a novým ořezovým plochám vznikl 2-plátový model oběžného kola. Zanikly objem za lopatkou a objem nad lopatkou a navíc je objem před lopatkou spojen s pravým a levým objemem. Na následujícím obrázku je vidět 2-plátový model.RunnerTwoPatches

 

Označeno v Novinky