Numerical estimation of the leakage flow force coefficients of a Francisturbine runner for shaft-line dynamics
Notice bibliographique
Résumé
Leakage flow present in the radial clearance of a Francis turbine runner gives rise to restoring and damping forces on the runner. These forces can be modelled with dynamic force coefficients on the shaft-line dynamics and are important for predicting whirling vibrations. However, the hydrodynamic characteristics of this leakage flow around a Francis turbine runner are not well known and not included in the traditional shaft line rotor dynamic calculation. This study aims to determine the rotor dynamic coefficients to improve the accuracy of shaft line analyses. Firstly, the fluid radial and tangential forces acting on the runner are described as polynomial functions of the whirling frequency, of which the coefficients correspond to the rotor dynamic coefficients. These forces are calculated for different values of the whirling frequency with a computational fluid dynamics (CFD) model by ANSYS CFX. An interpolation of the forces against the whirling frequencies hence yields the dynamic coefficients. Secondly, a vibroacoustic model in ANSYS Mechanical APDL is set up to calculate the same dynamic coefficients. In this second model, a mean flow is applied, modal analyses are performed, and normalisation by the expected eccentricity yields the fluid structural forces corresponding to the correct whirling vibration. These two models are firstly validated against literature using a simple conical disc geometry. Then, they are applied to a real Francis turbine radial seal geometry. Comparisons of the coefficients from both models are accomplished. Moreover, variations of the dynamic coefficients against different key parameters, such as mean radial clearance, eccentricity, whirling frequency, rotor frequency input and flow rate, are studied. The resultant rotor dynamic coefficients help to improve the shaft line analysis, as more physical phenomena are considered on a real case geometry.
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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 | 0,001 |
| 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 | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».