Entwicklung eines effizienten Systems für den Entwurf und die Optimierung von Francis-Turbinen:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Verl. Dr. Hut
2013
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Energietechnik
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XV, 171S. graph. Darst. |
| ISBN: | 9783843913690 |
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VORWORT III
VERWENDETE FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN IX
ZUSAMMENFASSUNG XV
1 EINLEITUNG 1
1.1 STAND DER TECHNIK 3
1.1.1 ENTWURFSVERFAHREN 3
1.1.2 SIMULATIONS- UND OPTIMIERUNGSSYSTEME 4
1.2 ZIELSETZUNG UND AUFBAU DER ARBEIT 6
2 GRUNDLAGEN 9
2.1 PARAMETRISCHE KURVEN 9
2.1.1 POLYNOME 9
2.1.2 KUBISCHE SPLINES 10
2.1.3 B-SPLINES 12
2.2 STROEMUNGSSIMULATION 17
2.2.1 NUMERISCHE ANSAETZE 18
2.2.2 REYNOLDS-GEMITTELTES NAVIER-STOKES VERFAHREN (RANS) 20
2.2.3 TURBULENZMODELLIERUNG 21
2.2.4 QUASI-EULER-VERFAHREN (QE) 25
2.2.5 VERWENDETE CFD-SOLVER 26
2.3 GEOMETRIEMODELLIERUNG 27
2.3.1 STROEMUNGSFUEHRENDE KOMPONENTEN EINER FRANCIS-TURBINE 27
2.3.2 MODELLIERUNG DER MERIDIANKONTUR 28
2.3.3 MODELLIERUNG DER SCHAUFELGEOMETRIE 29
2.4 KUENSTLICHE NEURONALE NETZE (KNN) 32
V
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VI
INHALTSVERZEICHNIS
2.4.1 AUFBAU 32
2.4.2 FUNKTIONSWEISE 34
2.4.3 ANWENDUNGSBEISPIELE 36
2.5 OPTIMIERUNGSALGORITHMEN 37
2.5.1 GRUNDLAGEN 37
2.5.2 GENETISCHE ALGORITHMEN (GA) 38
2.5.3 VERWENDETER ALGORITHMUS 40
3 ENTWURFSSYSTEM 41
3.1 AUFBAU DES ENTWURFSSYSTEMS 41
3.2 ENTWURFSSTRATEGIE 43
3.2.1 BETRIEBSPARAMETER 44
3.2.2 MERIDIANKONTUR 48
3.2.3 LAUFSCHAUFELGEOMETRIE 52
3.2.4 SPIRALGEHAEUSE 55
3.2.5 TANDEMGITTER 59
3.2.6 SAUGROHR 66
3.2.7 ZUSAMMENFASSUNG 68
3.3 VERLUSTMODELLIERUNG 69
3.3.1 AUFBAU DES VERLUSTMODELLS 69
3.3.2 ANWENDUNG DES VERLUSTMODELLS AUF DIE EINZELNEN KOMPONENTEN . 77
3.4 FESTIGKEITSMODELLIERUNG 80
3.4.1 MODELLIERUNG DER TRAVERSENBELASTUNG 80
3.4.2 MODELLIERUNG DER LEITRADBELASTUNG 82
4 NACHRECHNUNGS- UND OPTIMIERUNGSSYSTEM 85
4.1 SYSTEMKOMPONENTEN 85
4.1.1 PRAEPROZESSOR 86
4.1.2 NETZGENERATOR UND CFD-LOESER 86
4.1.3 POSTPROZESSOR 88
4.2 GRUNDLEGENDES VORGEHEN BEI DER NUMERISCHEN ANALYSE 89
4.2.1 TRANSFORMATION PROTOTYP - MODELL 90
4.2.2 NUMERISCHE MODELLIERUNG 91
4.3 GUETEKRITERIEN BEI DER NUMERISCHEN ANALYSE 92
4.3.1 HYDRAULISCHER WIRKUNGSGRAD 93
INHALTSVERZEICHNIS VII
4.3.2 DRUCKVERTEILUNGEN UND KAVITATIONSNEIGUNG 94
4.3.3 GESCHWINDIGKEITSVERTEILUNGEN 96
4.3.4 AUSTRITTSFLAECHE 97
5 VALIDIERUNG UND ANWENDUNG DES GESAMTSYSTEMS 99
5.1 VALIDIERUNG DES VERLUSTMODELLS 99
5.1.1 VALIDIERUNGSMODELL 99
5.1.2 TRAVERSENVERLUSTE 100
5.1.3 LEITRADVERLUSTE 104
5.1.4 ZUSAMMENFASSUNG 108
5.2 VERGLEICH DES QE- MIT DEM RANS-VERFAHREN 109
5.2.1 CHARAKTERISTISCHE VERTEILUNGEN DER STROEMUNGSGROESSEN 109
5.2.2 SYSTEMANTWORT BEI PARAMETERVARIATION 114
5.2.3 ZUSAMMENFASSUNG 117
5.3 OPTIMIERUNG VON FRANCIS-TURBINEN 123
5.3.1 NACHRECHNUNG DES ERSTENTWURFES 124
5.3.2 MANUELLE OPTIMIERUNG 129
5.3.3 AUTOMATISIERTE OPTIMIERUNG 136
5.3.4 VERHALTEN IN TEIL- UND UEBERLAST-BETRIEBSPUNKTEN 143
5.4 SIMULATION DER SAUGROHRSTROEMUNG 146
5.4.1 NUMERISCHE MODELLIERUNG 148
5.4.2 AENDERUNG DES RESTDRALLNIVEAUS 156
6 BEWERTUNG UND AUSBLICK 165
LITERATURVERZEICHNIS 167
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