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Mohammad Abu Shahzer (Korea Institute of Industrial Technology) Seung-Jun Kim (Korea Institute of Industrial Technology) Yong Cho (Korea Water Resources Corporation) Sung-Hoon Choo (Korea Water Resources Corporation) Hyeon-Woo Nam (Korea Water Resources Corporation) Jin-Hyuk Kim (Korea Institute of Industrial Technology)
저널정보
한국유체기계학회 한국유체기계학회 학술대회 논문집 2022년 한국유체기계학회 하계학술대회
발행연도
2022.6
수록면
101 - 110 (10page)

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Francis turbine is one of the highly efficient turbines which converts hydraulic energy to mechanical energy. At lower flow rate operating conditions, the turbine"s stable operation is affected due to the downstream swirl instabilities. Cavitation is also a very common and severe problem in these turbines due to which turbine components may fail because of erosion and pressure fluctuations. In the turbine, the suction head affects the cavitation"s inception and development. A numerical investigation of the effect of suction head on cavitation at part load condition is attempted in the present study using CFX code. The suction head is evaluated based on creating different suction pressure at the draft tube outlet. The steady-state numerical calculations are performed with a structured and unstructured grid. For the acceptance of generated grid, the grid convergence index is also calculated. Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations are solved accompanying the Rayleigh-Plesset model to capture the turbulent flow with cavitation. An experiment is also performed for the verification of the numerical results. As the suction head increases, the cavitation is initiated and developed and both the efficiency and power decreases. The head loss in the draft tube is maximum for fully developed cavitation with 2% deviation from without cavitation case for which the loss is minimum. The vortex rope strength for the higher values of suction heads is higher compared to lower values of suction heads. Similarly, the swirl intensity is also higher for higher suction heads. The deciding parameter of the suction head can be predicted for the stable operation of the turbine using the current investigation.
#Francis turbine(프란시스 수차) #Cavitation(캐비테이션) #Draft tube(흡출관) #Swirl instability(선회 불안정성) #Suction head(흡입 헤드)

목차

ABSTRACT
1. Introduction
2. Francis turbine model and mesh generation
3. Numerical modeling and boundary condition
4. Results and discussions
5. Conclusion
Reference

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