Kavitující spirální vírová struktura

Vedoucí práce: Ing. David Štefan, Ph.D.

e-mail:  stefan@fme_vutbr_cz

tel.: 541 14 2342

Při provozu Francisovy turbíny mimo optimální bod, na který byla navržena, dochází ke vzniku takzvaného vírového copu. Vírový cop je silná koherentní struktura rotující v savce (výstupním difuzoru) vodní turbíny.

Stefan 2017 01a.png

Rotace vírového copu způsobuje vysoké tlakové pulzace omezující provozní pásmo turbíny a namáhá strojní součásti. V krajních případech může dojít např. až k vylomení části lopatky oběžného kola. V důsledku požadavku provozu vodních turbín v širokém provozním pásmu, je snaha zabránit vzniku vírového cpou. K zjednodušené simulaci a popisu těchto jevů slouží vírový generátor (nahrazující funkci oběžného kola turbíny) s válcovým difuzorem. Vířivé proudění vstupující do difuzoru, je vysoce náchylné na vznik samobuzené nestability. Důsledkem takovéto nestability je zborcení přímého vírového vlákna do spirální struktury, rotující kolem osy difuzoru. Pokud je tlak v jádru víru dostatečně nízký, dochází ke vzniku kavitace a vírová struktura se stává dobře viditelná.

Stefan 2017 01b.png

Cílem bakalářské práce je popis geometrických vlastností (stoupání šroubovice, úhel rozevření) kavitující spirální vírové striktury pro různé hodnoty průtoku. Bude využito souboru již existujících snímků pořízených vysokorychlostní kamerou během experimentu. Samotnému popisu bude předcházet rešerše pojednávající o daném problému.

Literatura: https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=110282

Nahoru