Μελέτη και παραμετρική σχεδίαση δρομέα υδροστροβίλου Kaplan με αναλυτικό υδροδυναμικό μοντέλο

Μυλωνάς, Κωνσταντίνος; Mylonas, Konstantinos

dc.contributor.author	Μυλωνάς, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Mylonas, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2017-12-13T11:28:48Z
dc.date.available	2017-12-13T11:28:48Z
dc.date.issued	2017-12-13
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46097
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14614
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Στρόβιλος Kaplan	el
dc.subject	Αεροδυναμική	el
dc.subject	Υδροδυναμική ανάλυση	el
dc.subject	Μηχανική ρευστών	el
dc.subject	Kaplan Turbine	en
dc.subject	Aerodynamics	en
dc.subject	Hydrodynamic Analysis	en
dc.subject	Fluid mechanics	en
dc.subject	Μαθηματικό μοντέλο	el
dc.subject	Mathematical Model	en
dc.title	Μελέτη και παραμετρική σχεδίαση δρομέα υδροστροβίλου Kaplan με αναλυτικό υδροδυναμικό μοντέλο	el
dc.title	Study and parametric design of a Kaplan turbine rotor with an analytical hydrodynamic model	en
dc.contributor.department	Τομέας Ρευστών - Εργαστήριο Υδροδυναμικών Μηχανών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ	el
heal.classification	Fluid mechanics	en
heal.classification	Hydraulic turbines	en
heal.classification	Aerodynamics	en
heal.classification	ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ	el
heal.classification	ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ	el
heal.classification	ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ	el
heal.classification	mathematical models	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/c23c12d107f1d4f215e7a7c2ef7541736ecaecb6
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unesco6/220504
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85063346
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unescothes/C00063
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/ac31ab871373cd285ff16d1376b2007fea31b793
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/ac15ae00bf02fd98b004a5b92387f8804dae2def
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/1e70221228707b53cce862a3ea8f89436a049d97
heal.classificationURI	http://lod.nal.usda.gov/50226
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-09-29
heal.abstract	Η παρούσα Διπλωματική Εργασία έχει ως σκοπό την ανάπτυξη ενός αναλυτικού υδροδυναμικού μοντέλου, για την σχεδίαση δρομέων υδροστροβίλων Kaplan. Η υδροδυναμική ανάλυση ενός δρομέα υδροστροβίλου είναι απαραίτητη για την αποδοτική σχεδίαση και λειτουργία του στον Υδροηλεκτρικό Σταθμό παραγωγής ενέργειας που πρόκειται να εγκατασταθεί. Ωστόσο, ο καθορισμοός της τελικής γεωμετρίας του δρομέα, απαιτεί προσεκτική μελέτη των παραμέτρων που την καθορίζουν. Το μοντέλο στοχεύει στην μελέτη των υδροδυναμικών χαρακτηριστικών του υδροστροβίλου, στην επιλογή των κατάλληλων παραμέτρων σχεδίασης και στην παρουσίαση των ποιοτικών χαρακτηριστικών λειτουργίας της παραγόμενης μηχανής. Η διαδικασία μελέτης περιλαμβάνει κατ’ αρχήν την ανάλυση των χαρακτηριστικών της ροής διαμέσου του δρομέα και τον τρόπο με τον οποίο η ροή επιδρά στα πτερύγια του δρομέα, δημιουργώνας ροπή στρέψης στον άξονά του. Στη συνέχεια, αναπτύσσεται το υδροδυναμικό μοντέλο σχεδίασης όπου επιλέγονται οι καθοριστικές παράμετροι σχεδίασης και παράγεται η γεωμετρία του δρομέα. Το μοντέλο που αναπύχθηκε, βασίζεται στη θεωρία ανάλυσης των στροβιλομηχανών και τη ροή διαμέσου πτερυγώσεων για την δημιουργία ωφέλιμου έργου. Με τη χρήση αυτών των παραμέτρων, επιτυγχάνεται η σχεδίαση του δρομέα με στόχο την αποδοτικότερη μετατροπή υδραυλικής ενέργειας σε μηχανική. Για την επαλήθευση της αποδοτικής σχεδίασης του δρομέα, μελετώνται επίσης τα ποιοτικά χαρακτηριστικά λειτουργίας του σχεδιαζόμενου υδροστροβίλου μέσω των βασικών διαγραμμάτων υδραυλικού ύψους – παροχής και ανηγμένης παροχής – ανηγμένου αριθμού στροφών. Από την εφαρμογή του μοντέλου, διαπιστώνεται ότι υπάρχει μεγάλη συνάφεια μεταξύ του σχεδιασμένου δρομέα και ενός πραγματικού δρομέα υδροστροβίλου Kaplan που επιλέχθηκε για σύγκριση. Η συνάφεια αυτή παρατηρείται τόσο στη διαμόρφωση των γεωμετρικών του χαρακτηριστικών, όσο και στα ποιοτικά χαρακτηριστικά λειτουργίας του. Στην πρώτη περίπτωση, το μοντέλο είναι ικανό να παράγει επιτυχώς την γεωμετρία του δρομέα, έχοντας ως οδηγό τις βασικές παραμέτρους σχεδίασης. Στην δεύτερη περίπτωση, η παραγόμενη γεωμετρία του δρομέα εξετάζεται ως προς τον ενεργειακό βαθμό απόδοσής της και το μοντέλο παρέχει πλήρη και ρεαλιστική εικόνα σε όλο το εύρος των συνθηκών λειτουργίας του υδροστροβίλου.	el
heal.abstract	The present Diploma Thesis intends to present the development of an analytical hydrodynamic model for the design of Kaplan turbine rotors. The hydrodynamic analysis or a hydro turbine rotor is necessary for its efficient design and operation at the Hydroelectric Power Plant, where it is to be installed. However, the determination of the final rotor geometry demands careful study of the determinant parameters. This model aims to study the hydrodynamic characteristics of the hydro turbine, the selection of the proper design parameters and the presentation of the qualitative operation characteristics of the derived turbine. First of all, the study process consists of the analysis of the flow characteristics through the rotor and the way that the flow effects on the rotor blades in order to create turning moment on its shaft. Then, the hydrodynamic design model moves on to the selection of the determinant design parameters and produces the rotor geometry. The developed model is based on the theory of turbomachinery analysis and the flow through individual stages in order for it to create useful work. By using these parameters and aiming at the most efficient energy conversion, from hydraulic to mechanical, the rotor design is achieved. To verify the efficient rotor design, the qualitative operation characteristics of the designed turbine are also studied through plotting the basic head versus discharge and specific discharge versus specific rotational speed diagrams. Following the application of the model, it is observed that there is significant relevance between the designed rotor and a real Kaplan turbine rotor that was selected for comparison. This relevance can be observed both on the formation of its geometric and qualitative operating characteristics. In the first case, the model is capable of successfully producing the rotor geometry by using as a guide the basic design parameters. In the second case, the derived rotor geometry is studied for its energy efficiency and the model provided a full and realistic view of the whole range of the turbine’s operating conditions.	en
heal.advisorName	Αναγνωστόπουλος, Ιωάννης	el
heal.advisorName	Anagnostopoulos, John	en
heal.committeeMemberName	Παπαντώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Μαθιουλάκης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Papantonis, Dimitrios	en
heal.committeeMemberName	Mathioulakis, Dimitrios	en
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	true