CFD-Simulation einer Peltonverteilleitung und Vergleich mit Messergebnissen

Abstract

Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Strömungsanalyse einer zweidüsigen Peltonturbine mit zugehöriger Verteilleitung. Diese wurde am Institut für Energietechnik und Thermodynamik der TU Wien als Modellversuch aufgebaut und für die Durchführung von Versuchen verwendet. Im Zuge dieser Diplomarbeit wird zunächst die zugehörige Peltonverteilleitung mit allen relevanten Komponenten durch die CAD Software Solid Works als dreidimensionales Modell erstellt und dieses entsprechend diskretisiert. Um instationäre Strömungseffekte in der Zuleitung identifizieren zu können, werden einphasige transiente Simulationen für einen Betriebspunkt der modellierten Peltonverteilleitung mit der CFD Software ANSYS CFX durchgeführt. Die Turbulenzmodellierung erfolgt ausschließlich mit dem Shear-Stress-Transport-Modell. Anschließend werden durch zweiphasige stationäre numerische Strömungsimulationen acht Betriebspunkte (variierende Durchflüsse Q und Düsenkonfigurationen s) analysiert. Die Validierung der berechneten Simulationsergebnisse erfolgt durch den Vergleich mit Messergebnissen des Modellversuchs. Als Vergleichsparameter werden Düsenkennlinie, Strahldurchmesser und mittlere Strahlgeschwindigkeit verwendet.

At the Institute for Energy Systems and Thermodynamics of the Vienna University of Technology a Pelton turbine with two nozzles has been set up on a model test rig. In this thesis the associated distribution pipe with all relevant components is created as a three-dimensional model by the CAD programm SolidWorks . In order to identify unsteady flow effects, a single-phase transient simulation of the modeled distribution pipe is carried out with the CFD software ANSYS CFX. The turbulence modeling is based on the Shear-Stress-Transport model. Then, two-phase steady-state numerical flow simulations are carried out to analyse eight operating points by varying flow rates Q and nozzle configurations s. The validation of the computed results is performed by comparison with measured values from the model test. The compared parameters are the nozzles characteristic, jet diameter and average jet velocity