Application of numerical shape optimization to the runner blades of a francis turbine
Sayısal yöntemler ile şekil optimizasyonunun bir francis türbininin çark kanatlarına uygulanması
- Tez No: 416468
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hidrolik türbinlerin hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı kullanılarak gerçekleştirilen çok amaçlı tasarımı turbomakina alanında son zamanlarda önemli bir konu haline gelmiştir. Bu konudaki araştırmalar özellikle çark kanadı şeklinin iyileştirilmesi yoluyla türbinin veriminin arttırılması üzerine odaklanmıştır. Bu gelişmeleri göz önünde bulundurarak bu tez çalışmasında çok amaçlı şekil optimizasyonu yöntemiyle var olan literatürden seçilen ve küçük bir Francis türbini olan GAMM Francis türbininin çark kanatlarının şeklinin iyileştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği hesaplamaları, kanat tasarımı ve optimizasyon adımları bir sayısal analiz programı olan NUMECA/FINE'ın farklı modülleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çark şeklinin optimizasyonu problemin kısıtlarını ve sınır koşullarını uygulayarak toplam verimin tek noktada yani türbinin en yüksek verim noktasında arttırılması kıstasını temel almıştır. Tasarım parametreleri olarak çarkın her kesitindeki kanat eğiklik eğrisi ve kanadın açısal pozisyonunu tanımlayan eğiklik eğrisi seçilmiştir. Optimizasyon sürecinde yapay sinir ağları ve genetik algoritmalar sırasıyla yaklaşık model oluşturmak için ve optimizasyon algoritması olarak kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar türbin toplam veriminin %0.73 oranında ve üretilen torkun %4.64 oranında arttığını göstermiştir. Ayrıca static basınç dağılımı göz önünde bulundurulduğunda optimize edilmiş türbinin en yüksek verim noktasında çalışması boyunca kavitasyona maruz kalmayacağı gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The multi-objective design of hydraulic turbines using computational fluid dynamics software has been an important subject in turbomachinery area recently. Researches focus especially on obtaining higher turbine efficiency by the improvement of runner shapes. Thus in the present study, a multi-objective shape optimization procedure was applied to improve the runner blade shapes of a small Francis turbine named as GAMM turbine which was selected from the literature. CFD computations as well as blade generation and optimization steps were conducted using different modules of numerical software NUMECA/FINE. Optimization of the runner shape was based on increasing overall efficiency at a single point which is the best efficiency point (BEP) of the turbine by applying problem constraints and specified boundary conditions. As design variables, camber curve at each primary section and lean curve defining the tangential location of the blades were selected. During the optimization, Artificial Neural Networks (ANN) and Genetic Algorithms (GA) were used for generating approximate model and for the optimization algorithm, respectively. Results showed that 0.73% improvement in total efficiency and 4.64% improvement in torque developed was obtained. Moreover, by considering the static pressure distribution along the turbine blades, the optimized turbine was observed to be cavitation free while running at the best efficiency point.
Benzer Tezler
- Application of radial basis functions method to advection-diffusion and viscoelastic flow problems
Radyal bazlı fonksıyonlar metodunun adveksiyon-difüzyon ve viskoelastik akış problemlerine uygulaması
YUSUF TUNÇAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. KUNT ATALIK
DOÇ. DR. OSMAN BÖREKÇİ
- Tersine tasarım yönteminin düşük hızlı eksenel fanlara uygulanması
Application of inverse design method to low speed axial flow fans
HIDIR MARAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT KAVURMACIOĞLU
- Konformal anten dizilerinin sentezi için optimizasyon yaklaşımı
Optimization approach for the synthesis of conformal antenna arrays
MAHMUD ESAD YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT TAYFUN GÜNEL
- Nanomekanikte yerel olmayan elastisite teorisi ve çok-ölçekli modellemeye uygulanması
Nonlocal theory of elasticity in nanomechanics and application to multiscale models
MERAL TUNA EROĞLU
Doktora
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- İki boyutlu iki gruplu nötron difüzyon denkleminin lineer sınır elemanları ile çözümü
The application of linear boundary elements method two dimensional and two group neutron diffusion equation
SIRMA USTAARAMOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGE ÖZGENER