Geri Dön

Application of numerical shape optimization to the runner blades of a francis turbine

Sayısal yöntemler ile şekil optimizasyonunun bir francis türbininin çark kanatlarına uygulanması

  1. Tez No: 416468
  2. Yazar: MEHMET YALILI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 113

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

  1. Plastik malzemelerde üretim parametrelerinin malzeme dayanımına etkisinin incelenmesi, optimizasyonu ve çamaşır makinesi kapak kancasına uygulanması

    Investigation of effects of process parameters for plastic materials, optimization and implementation into the latch of the lid in washing machines

    ERMİŞ BOLAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ ALTAY

  2. 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

    Türkçe

    1997

    Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİLGE ÖZGENER

  3. Adaptive discontinuous Galerkin methods for convection dominated optimal control problems

    Konveksiyon ağırlıklı eniyilemeli kontrol problemlerinin uyarlamalı kesintili Galerkin yöntemleriyle çözümü

    HAMDULLAH YÜCEL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    MatematikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Bilimsel Hesaplama Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BÜLENT KARASÖZEN

  4. Yapay sinir ağları ile optik karakter tanıma

    Optical character recognition with artificial neural network

    MURATCAN UZTEMUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN SÜMER