توربین کاپلان، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه توربین کاپلان

در این پروژه، به شبیه سازی موتور توربین کاپلان با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.این پروژه به بررسی جریان آب عبوری از توربین کاپلان می پردازد.توربین کاپلان با سرعت 3300 دور در دقیقه می چرخد.

توربوماشین ها که به عنوان ماشین های سیال نیز شناخته می شوند، به طور گسترده در صنعت استفاده می شوند. بنابراین مطالعه رفتار آنها در یک محیط سیال بسیار مهم است. توربوماشین ها به دو دسته کلی تقسیم می شوند. گروه اول با گرفتن انرژی و انتقال آن به سیال کار می کنند و گروه دوم با انجام کار و گرفتن انرژی از سیال، آن را به اشکال مختلف به سیستم منتقل می کنند. نمونه های گروه اول فن ها و کمپرسورها هستند و توربین های بادی و آبی را می توان به عنوان دسته دوم نام برد. توربین های کاپلان در دسته دوم قرار می گیرند. توربین‌های راکتیو جریان درونی یکی از محبوب‌ترین توربین‌های مورد استفاده در صنعت هستند که از مفاهیم جریان محوری و شعاعی استفاده می‌کنند. ورودی لوله ای است که در اطراف شیرهای راهنما می چرخد. آب وارد برنزه دونده می شود. آب به صورت مماس از طریق دریچه های راهنما وارد رانر شده و توسط تیغه های پروانه رانر به صورت مارپیچی در می آید که در نهایت باعث چرخش رانر می شود

روش های استفاده شده

در این شبیه سازی گزینه Frame Motion (MRF) برای مدل سازی چرخش توربین فعال شده است. فرض بر این است که سیال اطراف پره های توربین به جای پره های توربین در حال چرخش است. سرعت چرخش این سیال برابر با سرعت چرخش توربین است.

نتایج شبیه سازی توربین کاپلان

پس از شبیه سازی، کانتورهای دو بعدی و سه بعدی فشار، سرعت و فشار سطح به دست می آید. همچنین بردار سرعت سیال در اطراف توربین به دست می آید. بردارهای سرعت حرکت چرخشی سیال را در اطراف پره های توربین نشان می دهند. همانطور که در کانتور فشار برای سطح توربین مشاهده می شود، برخی از بخش های پره های توربین در معرض کاهش فشار قرار می گیرند. این قسمت ها به طور بالقوه می توانند جایی باشند که حفره ایجاد می شود و باید با دقت بیشتری مطالعه و بررسی شوند.