SI/502198

Schlussbericht

Die Software GPU-SPHEROS wurde anhand zweier Fallstudien der Peltonturbinen von KWGO sowie der Stiftung Mhylab getestet. Die von der Software verwendete Lagrangesche Betrachtungsweise erwies sich als eingeschränkt bezüglich der Zuverlässigkeit der Resultate, da die Abweichung des Wirkungsgrades zum Teil mehr als 20 % beträgt und punktuell auf den Pelton-Schaufeln generierte Drehmomentspitzen zu nicht-physikalischen Drehmomentschwingungen auf dem Turbinenrad führen. Simulationen einer erodierten Schneide des Pelton-Bechers zeigten im Gegensatz zur Literatur einen Anstieg des Wirkungsgrades. Dieselben Simulationen wurden mit einer nicht-viskosen Konfiguration der Software Ansys CFX realisiert, welche die Eulersche Betrachtungsweise zur Strömungsmodellierung verwendet. Diese Resultate konnten in einer angemessenen Zeit berechnet und mit der Literatur verglichen werden. Der Falaise-Effekt konnte numerisch erfasst werden, erwies sich jedoch als zeitlich verzögert zu den experimentellen Daten, was schließlich einer niedrigeren Fallhöhe entspricht. Der Wirkungsgradverlust aufgrund der erodierten Pelton-Becher konnte hingegen übereinstimmend mit der Literatur bestätigt werden. Trotz der getroffenen Annahmen in der nicht-viskosen Simulation, vor allem bezüglich des Rechengebietes und der Anzahl Umdrehungen, können die verschiedenen Tendenzen der parametrischen Studien mit einem guten Konfidenzniveau bewertet werden.