Rychloběžná turbína s nepravidelnou lopatkovou mříží

Abstract

Tato disertační práce se zabývá hydraulickým návrhem axiální turbíny pomocí CFD a FEM analýzy, ze které vychází řada oběžných kol s nepravidelnými lopatkovými mřížemi. Tato nepravidelná (kombinovaná) oběžná kola jsou tvořena lopatkami v různých axiálních polohách v oběžném kole, nebo lopatkami navrženými pro rozdílné průtoky. Rovněž byly použity indiferentní lopatky. Oběžná kola jsou navrhnutá s ohledem na výrobu pomocí plastového 3D tisku metodou FDM a SLS. Výsledné hydraulické parametry jsou experimentálně ověřeny. Důraz je kladen na analýzu budících frekvencí v turbíně a vlastních frekvencí oběžných kol. Byl analyzován vliv na provozní pásma turbín, maximální účinnost, výkonové parametry a kavitační vlastnosti.

This doctoral thesis is focused on hydraulic design of axial turbine by CFD and FEM analyses. The results are runners with nonuniform cascades. Nonuniform runners consist of blades with different axial positions, blades with different pitch angles in runner or indifferent blades. Each runner is designed with respect to 3D printing by FDM or SLS technology and hydraulic measuring. The analyses of the excitation frequencies, modal analysis, shape of the turbine operating range, maximal efficiency, output parameters and cavitation properties are emphasized.