Optimalizace potrubních tvarovek
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Potrubní tvarovky jsou důležitou součástí jakékoliv potrubní soustavy a jsou zdrojem významných hydraulických ztrát. Hlavním kritériem jejich návrhu jsou nízké výrobní náklady, nikoliv tlakové ztráty. Tato práce se zabývá snižováním tlakových ztrát potrubních tvarovek prostřednictvím vhodných změn hydraulického profilu. Bylo otestováno několik optimalizačních metod a z důvodu výpočtové náročnosti byla zvolena gradientní optimalizační metoda, která umožňuje distribuci výpočtů mezi několik výpočetních jednotek. Celý proces tvarové optimalizace probíhal autonomně. Bylo provedeno několik optimalizací rotačně symetrických difuzorů pro lepší pochopení vlivu okrajových podmínek na optimalizační proces a na tlakové ztráty. Dále je pak uveden vývoj parametrického popisu kolene pomocí Bézierových ploch. Optimální nalezený tvar vykazoval 22% snížení ztrátového součinitele. V poslední kapitole jsou potom uvedené postupy aplikovány na optimalizaci savky Kaplanovy turbíny.
Adapting pipes are a significant part of any pipe-line network and they are the sources of substantial hydraulic losses. They are designed for a manufacturing simplicity, regardless of flow. This paper concerns with lowering of hydraulic losses of adapting pipes by means of the shape optimization. Several methods of a mathematical optimization are tested and due to the complexity of the task and the need of the computational distribution among several computers, the gradient based algorithm is used. These methods loop together with a CFD software then automatically explore the design space. Several optimizations of diffusers with different opening angles, shape parameterizations and boundary conditions are made for the better insight on hydraulic losses. In three chapters there is description of development of parametric description of bend by means of Bezier surfaces. At the end optimum shape is found with hydraulic losses were decreased about 22%, which was not validated by experiment. In the final chapter is application of developed software on the shape optimization of Kaplan draft tube.
Adapting pipes are a significant part of any pipe-line network and they are the sources of substantial hydraulic losses. They are designed for a manufacturing simplicity, regardless of flow. This paper concerns with lowering of hydraulic losses of adapting pipes by means of the shape optimization. Several methods of a mathematical optimization are tested and due to the complexity of the task and the need of the computational distribution among several computers, the gradient based algorithm is used. These methods loop together with a CFD software then automatically explore the design space. Several optimizations of diffusers with different opening angles, shape parameterizations and boundary conditions are made for the better insight on hydraulic losses. In three chapters there is description of development of parametric description of bend by means of Bezier surfaces. At the end optimum shape is found with hydraulic losses were decreased about 22%, which was not validated by experiment. In the final chapter is application of developed software on the shape optimization of Kaplan draft tube.
Description
Citation
SVOZIL, J. Optimalizace potrubních tvarovek [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukční a procesní inženýrství
Comittee
Date of acceptance
2012-12-07
Defence
DP přináší srovnání různých optimalizačních metod při hledání optimálního tvaru vybraných potrubních tvarovek. Odkrývá pohled na problematiku a problémy optimalizace přímého difuzoru a kolene. Ukazuje nový pohled na optimální tvar kolene. Tyto výsledky byly aplikovány na kolenovou savku vodní turbíny určenou pro konkrétní lokalitu. Výběr modelu turbulence a velikost výpočetní sítě byly limitovány použitým počítačem.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení