Anti-phase oscillations of an elliptical cavitation vortex in Francis turbine draft tube
Notice bibliographique
Résumé
In this paper, the dynamic behavior of a precessing cavitation vortex featuring an elliptical cross section in Francis turbine draft tube is investigated. This phenomenon may occur for values of discharge coefficient within 70%–85% of the discharge coefficient at the best efficiency point, for which Francis turbines can experience the onset of the so-called upper-part load (UPL) instability. The latter is characterized by the propagation of high-amplitude synchronous pressure fluctuations through the complete hydraulic circuit. High-speed visualizations of the cavitation vortex are performed on a Francis turbine model by means of two cameras synchronized with pressure sensors arranged along the draft tube for different Thoma numbers at a given discharge coefficient. A simplified analytical model of the cavitation vortex is proposed. It enables the interpretation of the video post-processing results in the frequency domain and the estimation of both the vortex cross section dimensions and their oscillations with time. It is first demonstrated that both the vortex cross section ellipticity (given by the ratio between its semi-major and semi-minor axes) and the amplitude of its oscillations are directly correlated with the amplitude of UPL pressure fluctuations during intermittent UPL instability. Furthermore, the evolution along the draft tube of the dimensions of the elliptical vortex cross section and their oscillations during fully developed UPL instability is highlighted. The ellipticity of the vortex cross section increases as the vortex center position gets closer to the draft tube wall away from the turbine outlet. In addition, the vortex cross section dimensions oscillate with opposite phase from either side of a pressure node located along the draft tube. This results in low oscillations of the total void fraction in the draft tube, compared with results obtained locally. This effect should be considered in the one-dimensional modeling of the cavitation flow during UPL instability for further stability analysis. The new insights on UPL instability presented in this paper may potentially lead to a better theoretical understanding and modeling of this phenomenon in Francis turbines draft tube.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».