Experimental and Numerical Modeling of a Cross-Flow Turbine Runner Made of HDPE: Experimental and Numerical Approach
Notice bibliographique
Résumé
This study investigates the viability of high-density polyethylene (HDPE) as a sustainable, low-cost alternative to conventional metallic materials for Cross-flow turbine runners in micro-hydropower systems. The primary goal is to design, manufacture, and validate the hydrodynamic and structural performance of an HDPE runner. A three-stage methodology was applied: CAD-based design, thermoforming fabrication, and performance evaluation through computational fluid dynamics (CFD) and finite element analysis (FEA) using ANSYS. Numerical predictions were validated against experimental data obtained from a hydraulic test bench. Mesh refinement and turbulence modeling were included to ensure numerical reliability. Results show that the HDPE runner achieved efficiencies of 80-83% compared to a geometrically identical steel runner under similar operating conditions. Structural analysis confirmed von Mises stresses (8.5 MPa) and deformations (0.12 mm) remained well below HDPE’s yield strength (22 MPa), validating its mechanical integrity. Statistical comparison revealed a deviation of less than 4% between numerical and experimental results. This research provides a validated framework for using recyclable HDPE in turbine manufacturing. It demonstrates that HDPE can deliver comparable power output to steel while reducing manufacturing costs and environmental impact, offering a sustainable pathway for rural electrification.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 tête enseignante, 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 ».