Numerische Simulation der Strömung in Peltonturbinen:
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| Language: | German |
| Published: |
München
Hut
2013
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| Edition: | 1. Aufl. |
| Series: | Energietechnik
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V
I N H A L T S V E R Z E I C H N I S
NOMENKLATUR VII
ZUSAMMENFASSUNG XI
1 EINLEITUNG 1
1.1 EINFUEHRUNG 1
1.2 ENTWICKLUNG UND AUSLEGUNG VON PELTONTURBINEN 3
1.2.1 GESCHICHTE UND PUNKTIONSWEISE 3
1.2.2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 4
1.2.3 AUSLEGUNG 8
1.3 STAND DER TECHNIK 11
1.3.1 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN VON PELTONMASCHINEN 11 1.3.2
NUMERISCHE UNTERSUCHUNGEN VON PELTONMASCHINEN 11 1.3.3 NUMERISCHE
SIMULATION VON MEHRPHASEN-STROEMUNGEN 12 1.4 ZIELSETZUNG UND AUFBAU 15
2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 17
2.1 ALLGEMEINE ERHALTUNGSGLEICHUNG 17
2.2 HYDRODYNAMISCHE GRUNDGLEICHUNGEN 18
2.3 REYNOLDSGEMITTELTE GRUNDGLEICHUNGEN 18
2.4 TURBULENZMODELLIERUNG 19
2.4.1 FC-E-MODELL 20
2.4.2 FC-W-MODELL 21
2.4.3 C-/-MODELL 22
2.4.4 WANDBEHANDLUNG 24
2.5 DIE VOF-METHODE 26
2.5.1 DONATOR-ACCEPTOR DIFFERENZIERUNGSSCHEMA 27
2.5.2 TRANSPORTGLEICHUNG MIT BEGRENZTER KOMPRESSION 28
3 NUMERISCHE METHODEN 31
3.1 FINITE VOLUMEN METHODE 31
3.1.1 DISKRETISIERUNG DES RECHENGEBIETES 31
3.1.2 VARIABLENANORDNUNG 33
3.1.3 DISKRETISIERUNG DER ERHALTUNGSGLEICHUNGEN 34
3.1.4 RAEUMLICHE DISKRETISIERUNG 35
3.1.4.1 INTERPOLATIONSMETHODEN 35
3.1.4.2 APPROXIMATION DER OBERFLAECHEN- UND VOLUMENINTEGRALE 36 3.1.4.3
BERECHNUNG DER GRADIENTEN 37
3.1.4.4 DISKRETISIERUNG DER DIFFUSIVEN FLUESSE 38
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VI INHALTSVERZEICHNIS
3.1.4.5 DISKRETISIERUNG DER KONVEKTIVEN FLUESSE 39
3.1.4.6 DISKRETISIERUNG DER QUELLTENNE 39
3.1.5 ZEITLICHE DISKRETISIERUNG 39
3.1.5.1 EXPLIZITE EULER-METHODE 40
3.1.5.2 IMPLIZITE EULER-METHODE 40
3.1.5.3 CRANK-NICHOLSON SCHEMA 41
3.1.5.4 DREI-ZEITEBENEN VERFAHREN 41
3.1.6 BEWEGTE NETZE 42
3.1.7 RANDBEDINGUNGEN 43
3.1.7.1 NUMERISCHE RANDBEDINGUNGEN 44
3.1.7.2 PHYSIKALISCHE RANDBEDINGUNGEN 44
3.2 LOESUNG LINEARER GLEICHUNGSSYSTEME 47
3.2.1 UNVOLLSTAENDIGE LU-ZERLEGUNG 47
3.2.2 KONJUGIERTE GRADIENTENVERFAHREN 48
3.2.3 REDUKTION DER BANDBREITE 49
3.3 DRUCK-GESCHWINDIGKEIT-KOPPLUNG 49
3.3.1 HERLEITUNG DER DRUCKGLEICHUNG 50
3.3.2 DER SIMPLE ALGORITHMUS 51
3.3.3 DER PISO ALGORITHMUS 51
3.4 PARALLELISIERUNG 52
3.4.1 ALLGEMEINES INTERFACE 53
3.4.2 PARTITIONIERUNG 53
4 VALIDIERUNG 55
4.1 STROEMUNGSLOESER 55
4.1.1 STOKES SCHE PROBLEME 55
4.1.2 GOSTELOW TESTFALL 59
4.1.3 ZYLINDERUMSTROEMUNG 62
4.2 ZWEI-PHASEN-SYSTEME 64
4.2.1 WASSERWELLE IM TANK - TANKSLOSHING 64
4.2.2 DAMMBRUCH 66
4.2.3 DAMMBRUCH MIT HINDERNIS 67
4.3 TURBULENZ 70
4.3.1 ROHRSTROEMUNG 70
4.3.1.1 GERADES ROHR 70
4.3.1.2 ROHRKRUEMMER 74
4.3.2 ECKENSTROEMUNG 84
5 ANWENDUNGEN 8 9
5.1 FYEISTRAHL EINER PELTONDUESE 89
5.1.1 GERADER ZULAUF 89
5.1.2 ZULAUF MIT ROHRKRUEMMER 95
5.2 STATIONAERE BECHERSTROEMUNG 98
5.3 ARBEITSZYKLUS EINES BECHERS 103
6 BEWERTUNG UND AUSBLICK 111
LITERATURVERZEICHNIS 113
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