Nové přístupy řešení prvků nízkospádových vodních elektráren
New Approaches to the Solution of Elements of Low-head Hydropower Plants
Typ dokumentu
disertační prácedoctoral thesis
Autor
Jiří Souček
Vedoucí práce
Satrapa Ladislav
Oponent práce
Dušička Peter
Studijní obor
Vodní hospodářství a vodní stavbyStudijní program
Stavební inženýrstvíInstituce přidělující hodnost
katedra hydrotechnikyObhájeno
2024-07-19Práva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
U malých vodních elektráren a zejména v případě nízkých spádů, představuje výzvu dosáhnout ekonomicky efektivního řešení. Proto je zde nutné využití i nových moderních přístupů, především numerické modelování CFD a optimalizace. Hlavním tématem je tvarová CFD optimalizace kolenových savek pro vertikální propelerovou turbínu s proměnnými otáčkami. Dalším tématem je pak vyčíslení přínosu ejekčního účinku pro typovou přelévanou vodní elektrárnu. Tvarovou CFD optimalizací se podařilo vytvořit množinu nejlepších tvarů (Pareto front) různě vysokých savek s maximální účinností regenerace tlaku ηp. Výslednými poznatky jsou také vztahy mezi jednotlivými hydraulickými charakteristikami optimalizovaných savek. Provedeno bylo také porovnání charakteristik vybraných tvarů kolenových savek s kuželovou savkou. Nejlepší kolenové savky mají účinnost ηp srovnatelnou s kuželovou savkou, což potvrzuje kvalitu provedené optimalizace. Dále bylo provedeno vyčíslení ejekčního účinku na typové lokalitě. Nezbytná byla numerická CFD analýza průtokových a spádových poměrů pro typovou přelévanou vodní elektrárnu. Byl vyhodnocen přínos ejekčního účinku pro různé scénáře a pro průměrně vodný rok lze očekávat zvýšení celkové roční výroby elektrické energie o 3 %. For small hydropower plants, especially in the case of low heads, it is a challenge to achieve an economically efficient solution. Therefore, it is necessary to use new modern approaches, especially CFD numerical modelling and optimisation. The main topic is CFD shape optimisation of elbow draft tubes for a variable speed propeller turbine. A smaller subtopic is the quantification of the contribution of the ejector effect for a typical over-spilled hydropower plant. Through CFD shape optimisation, it was possible to create a set of the best shapes (Pareto front) of different height elbow draft tubes with maximum pressure regeneration efficiency ηp. The fundamental findings are the relationships between the individual hydraulic characteristics of the optimised draft tubes. A comparison of the characteristics of the selected elbow draft tubes with straight draft tubes was also carried out. The best elbow draft tubes have an efficiency ηp comparable to a straight draft tube, confirming the optimisation quality performed. Furthermore, the ejection effect was calculated at the typical location. Numerical CFD analysis of flow and head ratios for a typical overspilled hydropower plant was necessary. The contribution of the ejector effect for different scenarios has been evaluated, and for an average wet year, an increase in total annual electricity production of 3% can be expected.
Kolekce
- Disertační práce - 11000 [488]