Küçük ölçekli Francis türbini tasarımı ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2019

Öğrenci: HAKAN YONTAR

Danışman: NURİ YÜCEL

Özet:

Bu tez çalışmasında, Francis türbini bileşenlerinin tasarımı ve sayısal analizleri gerçekleştirilmiştir. Bovet yöntemi kullanılarak çark kanadı analitik ve ampirik bağıntılar ile tasarlanmıştır. Çark ve ayar kanadı meridyenel profilleri ANSYS Bladegen V17.0'da oluşturulmuştur. Ağ yapısı ANSYS Turbogrid ile oluşturulmuştur. Salyangoz ve difüzör tasarımlarının geometrileri Solidworks yazılımında oluşturulmuştur. Türbin bileşenleri ve tüm türbin için hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri k-ε türbülans modeli kullanılarak yapılmıştır. Analizler zamandan bağımsız kararlı çalışma şartları için gerçekleştirilmiştir. Analizlerin sonucunda basınç dağılımları ve akış çizgileri elde edilmiştir. Türbine ait elde edilen verim değeri incelenmiştir. Analitik tasarım ile elde edilen %89 verim ile sayısal analiz sonuçlarındaki %89,89'luk verimin birbiriyle tutarlı olduğu görülmüştür. Salyangoz üzerinde basıncın kademeli olarak azaldığı ve akış dağılımının düzgün olduğu, ayar kanatlarında optimum doğrultu açısı ile akışın çarka iletildiği, çark üzerinde akışın herhangi bir bozulma gerçekleşmeden ilerlediği ve akışın difüzör duvarlarına yapışarak ilerlediği görülmüştür.