Styrkeberegning av løpehjul i Francisturbiner

Abstract

Oppgaven omhandler CFD-simuleringer og FSI-simuleringer av et av løpehjulene ved kraftverket Cahua i Peru. Hovedmålet med oppgaven har vært å koble sammen flere typer programvare for å kunne simulere påkjenningene på turbinen ved riktige driftsbetingelser. Det ble gjennomført stasjonære og transiente CFD-simuleringer i Ansys CFX. Disse resultantene ble så påført som en last i Ansys Simulation for å kunne gerere spennings- og deformasjonsresultater. Simuleringene viste blant annet: Ved den stasjonære CFD-analysen fikk man en virkningsgrad i bestpunktet på 92,00 % Den høyeste spenningen funnet i materialet var på 262,79 MPa, dette er langt under Tensile Ultimate Strength på 460 MPa for det simulerte stålet. Det skal påpekes at de høyeste spenningene ble funnet ved den faste innspenningen satt ved hub og shroud. Dette medfører trolig at den faktiske spenningen materialet ville ha følt i virkeligheten er mindre. Den største deformasjonen funnet i datamaterialet var på 0,14374 mm. Denne deformasjonen ble funnet ved trailing edge av løpehjulskovlen. Både den høyeste spenningen og den største deformasjonen ble funnet ved å benytte de transiente CFD-resultatene fra bestpunktet. Det fremkom en generell trend at alle spenningsanalysene og deformasjonsanalysene som ble generert med transiente CFD-resultater som last gav høyere verdier enn de samme analysene utført med stasjonære CFD-resultater som last.