Estudo numérico de tubos de sucção de turbinas hidráulicas tipo bulbo

Abstract

Em máquinas de baixa queda, como é o caso da turbina bulbo,o estudo do escoamento em tubos de sucção tem uma grande importância, pois a eficiência e a potência da máquina estão diretamente associadas ao seu bom desempenho. Esse trabalho tem como objetivo geral a modelagem e simulação numérica do escoamento turbulento, com o intuito de avaliar a capacidade dos métodos numéricos atuais em reproduzir com fidelidade o escoamento em tubos de sucção. Como objetivo específico, pretende-se avaliar a possibilidade de diminuir o comprimento de um tubo de sucção da turbina tipo Bulbo, preservando a sua relação de área e o seu rendimento. Para atingir esses objetivos, inicialmente se faz a validação do modelo de turbulência adotado, SST, para diferentes casos. Primeiro para difusores com variadas angulações e sem swirl. Posteriormente se insere o giro no escoamento. Após essa etapa de validação, faz-se a simulação da máquina completa com o intuito de obter resultados realistas para a região da entrada do tubo de sucção. Utiliza-se essa condição de entrada tanto para um tubo de sucção convencional como para a geometria otimização proposta, com a finalidade de comparação dos resultados. Como resultado, observa-se que a diminuição do comprimento do tubo de sucção se mostra válida, fazendo injeções secundárias de fluido em posições específicas, Para a realização desse trabalho, usa-se o software comercial SOLIDWORKS para a criação da geometria e o ANSYSCFX-10 para o processamento geral do escoamento. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

In machines of low fall, as in the case of the turbine bulb, the study of the flow in the draft tube has a great importance, because the efficiency and the power of the machine are directly associated to its good performance. This work has as general objective modeling and simulates the turbulent flow of draft tubes of bulbe hydraulic turbines. The intentions to evaluate the capacity of the current numeric methods in reproducing with fidelity the flow in these draft tubes. As specific objective that work, intends to evaluate the possibility of reducing the length of draft tube, preserving its area relationship and its inlet geometry. To reach these objectives, initially it is made a validation of the turbulence model adopted, SST, for different study cases. First for diffusers with varied angulations and without swirl. Later a swirl is inserted in the flow. After that validation stage, it is made the simulation of the complete machine in order to obtain realist data for the draft tube entrance area. That inlet condition is used both for a conventional draft tube as for the new geometry proposed with the purpose of comparing the results. For the accomplishment of this work, the software packaged SOLIDWORKS is used for the creation of the geometry and ANSYSCFX-10 for the simulation of the flow.