การจำลองเชิงตัวเลขของการไหลแบบเทอร์บิวเลนซ์และคาวิเตชั่นในกังหันน้ำชนิดบัลบ์ขนาดเล็ก สำหรับหัวน้ำต่ำ

Numerical simulation of Turbulent Cavitating flow in a small low head bulb turbine

Name: ไทธชา สุดสวนสี

keyword: กังหันน้ำแบบบัลบ์

ThaSH: กังหันน้ำ -- การออกแบบและการสร้าง

; การจำลองเชิงตัวเลข

ThaSH: พลศาสตร์ของไหล

; คาวิเตชั่น

; เทอร์บิวเลนท์

Abstract: คาวิเตชั่นเป็นปัญหาที่นักพัฒนากังหันน้ำผลิตไฟฟ้าต้องเผชิญการเกิดคาวิเตชั่นเข้มข้น ส่งผล ให้ประสิทธิภาพของกังหันน้ำลดลง มีอายุการใช้งานสั้น และเกิดมลภาวะทางเสียง การวิจัยนี้ได้ นำเสนอการศึกษาการเกิดปรากฎการณ์คาวิเตชั่นกับการไหล ของน้ำผ่านแพนน้ำสองมิติ แพนน้ำ สามมิติ ใบจักรกังหันน้ำแบบบัลบ์ ขนาดเล็ก หัวน้ำต่ำ ด้วยโปรแกรมคำนวณพลศาสตร์ของไหล โดยการปรับปรุงแบบจำลองเทอร์บิวเลนท์ใหม่ เพื่อแก้ปัญหาการไม่แสดงพฤติกรรมการสลัดออก ของคาวิตี้ ด้วยการนำแบบจำลองของ Wilcox สำหรับการไหลอัดตัวได้เรย์โนลด์นัมเบอร์สูงมา ปรับปรุงใช้กับการไหลแบบสองเฟสอัดตัวไม่ได้ เรย์โนลด์นัมเบอร์ต่ำ นอกจากนี้งานวิจัยนี้ยังทำ การแก้ปัญหาการไม่แสดงพฤติกรรมการยุบตัวอย่างรุนแรง โดยการคิดผลของการอัดตัวได้เล็กน้อย ของน้ำ และการปรับปรุงสภาวะขอบ ด้วยแบบจำลองที่เลือกใช้และที่พัฒนาปรับปรุงขึ้นมาในครั้งนี้ ให้ผลการจำลองที่สามารถทำนายลักษณะการเกิดคาวิเตชั่น การก่อตัวเป็นรูปร่างคาวิตี้ การเกิดเจ็ต ย้อนกลับบริเวณด้านท้ายของคาวิตี้ การสลัดออกของคาวิตี้ การแปรผันของแรงยกบนแพนน้ำ สำหรับกังหันน้ำแบบบัลบ์ขนาดเล็ก หัวน้ำต่ำผลการคำนวณแสดงให้เห็นถึงกลไกการลดลงของ ความดันหัวน้ำเนื่องจากคาวิเตชั่น การไหลแบบเจ็ตย้อนกลับ การเปลี่ยนรูปของฟอง และการเกิด คาวิเตชั่นวงแหวน

Abstract: Cavitation, an important problem in water turbine development, causes decreasing of water turbine efficiency, shortening of the machine’s life time, and noise pollutant. Cavitating flows are highly turbulent and unsteady involving two species (liquid/vapor) with a large density difference, which pose a challenging role in numerical modeling works. This paper presents computational fluid dynamics (CFD) simulations of the cavitating flow on 2D, 3D hydrofoil and the small low head bulb turbine. The numerical model used is an implicit finite volume scheme to solve Reynolds-averaged Navier-Stokes equations, associated with a multiphase model approach to the cavitating flow. The liquid/vapour mixture is treated as homogeneous fluid for application in the turbulence model. The turbulent model was modified to solve shedding cavity problem by applying the Wilcox theory which use for high Reynolds number and compressible fluid. This research applies this theory for two phase low Reynolds number and incompressible fluid. The results obtained show the capability for predicting the cavitating flow characteristic, re-entrant jet, bubble formation, cavitating vortices, shedding cavity, torque fluctuation and the general behaviour of the sheet and cloud cavitation.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: อุดมเกียรติ นนทแก้ว

Role: ที่ปรึกษาดุษฎีนิพนธ์

Email : unk@kmutnb.ac.th

Name: ยอดชาย เตียเปิ้น

Role: ที่ปรึกษาดุษฎีนิพนธ์

Created: 2552

Modified: 2567-04-01

Issued: 2555-10-30

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: ดพ DME ท921ส

tha

DegreeName: ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต

Level: ปริญญาเอก

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	B15579438.pdf	8.93 MB

ใช้เวลา

0.032543 วินาที