| dc.description.abstract | Vannkraft, i form av effektive turbiner med lang levetid, forventes ̊a spille en
nøkkelrolle i den grønne omstillingen. En forst ̊aelse av grunnleggende fluid-
mekanikk er avgjørende for dette. Utnyttelsen av eksperimentelle data i form
av partikkelbildehastighetsm ̊aling (PIV) er en ledende metode for ̊a oppn ̊a
denne innsikten. I denne forbindelse har NTNU’s vannkraftlaboratorium
som m ̊al ̊a bygge et topp moderne PIV-testanlegg for produksjon av nøyak-
tige data og til utdanning. For ̊a sikre høykvalitets strømningsegenskaper i
testomr ̊adet, tilpasses alle segmentene i forsøksanlegget. En numerisk fluidy-
namisk (CFD) undersøkelse av trykktanken ble utført i denne oppgaven for
fire forskjellige design, inkludert et kontrolltilfelle, for ̊a undersøke hvilken
som produserer det mest optimale strømningsfeltet for pumpen og testseksjo-
nen. Den viktigste forskjellen mellom konfigurasjonene var strømingsrettere
brukt i forskjellige kombinasjoner. Alle strømningsretterene i simuleringene
ble simulert ved bruk av den porøse domene tilnærmingen. Hver konfig-
urasjon ble simulert ved ̊a bruke k − ω SST-modellen.
Alle konfigurasjoner viste en betydelig forbedring. Sammenlignet med
kontroll tilfelle bidro hver kombinasjon til en mer rolig og jevn flyt i tanken.
En tynn strømingsretter, etterfulgt av en lang, ga de mest lovende resul-
tatene. Denne kombinasjonen hadde en utpreget evne til ̊a redusere virvlene
i tanken. En simulering ble ogs ̊a utført med denne konfigurasjonen for hele
systemet. Til tross for sm ̊a variasjoner i tankresultater, resulterte oppsettet
i høykvalitets strømningsegenskaper i testomr ̊adet. Som et resultat av dette
anbefaler oppgaven at det benyttes et design som best ̊ar av en tynn og en
lang strømningsretter. | |
| dc.description.abstract | Hydropower, in form of efficient turbines with long-life expectancy, is ex-
pected to play a key role in the green transition. An understanding of funda-
mental fluid mechanics is essential for this. The utilization of experimental
data in form of particle image velocimetry (PIV) is a leading method for
achieving this insight. In this regard, NTNU’s Waterpower Laboratory is
aiming to build a state-of-the-art PIV test facility for production of accurate
data and education. To ensure high-quality flow characteristics in the test
area, all elements of the experimental facility are customized. A compu-
tational fluid dynamic investigation of the pressurized tank was completed
in this thesis for four different designs, including a base case, to determine
which one produces the most optimal flow field for the pump and test section.
The key difference between the configurations was flow conditioners used in
different combinations. All the flow conditioners in the simulations were
modeled using the porous domain approach. Each configuration was sub-
jected to transient simulations using k − ω SST model in ANSYS® CFX®.
All configurations showed significant improvement. In comparison to the
base scenario, each combination contributed to a calmer and uniform flow
in the tank. A thin flow conditioner, followed by a thick one, yielded the
most promising results. This combination had a pronounced ability to re-
duced the vorticity in the tank as well. One simulation was also conducted
with this configuration for the entire system. Despite slight variations in
tank results, the setup resulted in high-quality flow characteristics in the
test area. As a result, this thesis recommends that the design consisting of
one thin and one thick flow conditioner be used. This will enable suitable
flow characteristics in the test section for the optical measurements of differ-
ent engineering structures, including, bluff body, cylinder, hydrofoil, blade
profile, convergent, divergent sections, etc. | |
