Abstract
Diese Arbeit behandelt die numerische Simulation einer Kaplanturbine mit besonderem Fokus auf die Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) des Kaplanlaufrades und dem umgebenden Fluid. Ziel ist es, den Einfluss der Verformung der Laufschaufeln auf den Wirkungsgrad der Turbine zu analysieren und die Ursachen dieser Einflüsse zu identifizieren. Die Dokumentation ist in fünf Kapitel gegliedert: Das erste Kapitel beschreibt die Ausgangssituation, das zweite die allgemeine und spezifische Vorgehensweise der Arbeit. Im dritten Kapitel werden die relevanten Kräfte und Verformungen unter vereinfachten Annahmen analytisch berechnet. Kapitel vier dokumentiert die Durchführung der numerischen Simulation mit dem Softwarepaket ANSYS 13.0, einschließlich der Präsentation und Diskussion der Teilergebnisse. Das abschließende fünfte Kapitel fasst die Ergebnisse zusammen und diskutiert allgemeine und interessante Fakten, die indirekt mit der Arbeit in Verbindung stehen. Die Simulationen umfassen sowohl statische als auch transiente Strömungssimulationen, wobei die Fluid-Struktur-Kopplung eine zentrale Rolle spielt. Die Arbeit verwendet die Finite-Volumen-Methode und die Finite-Elemente-Methode zur Lösung der Strömungs- und Strukturprobleme. Die Untersuchung zeigt, dass die Verformungen der Laufschaufeln signifikante Auswirkungen auf den Wirkungsgrad der Turbine haben können, insbesondere durch die Modifikation der Stützschaufeln und des Sporns sowie durch die Neuauslegung des Leitapparates und des Laufrades. Die numerischen Ergebnisse stimmen gut mit den analytischen Abschätzungen überein und bieten wertvolle Einblicke in die Optimierung der Turbinenhydraulik.
Auffindbarkeit prüfen & Protokoll als Nachweis
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