Strømningsanalyse og design av komponenter for sikrere drift og økt ytelse i hydrauliske turbiner

Kristian Sagmo designer ledeskovler som skal øke levetiden til Francisturbiner.

For å få til det må han kartlegge mer nøyaktig hvilke frekvenser som kan oppstå når vann strømmer gjennom en turbin, og hvordan vi best kan modellere samspillet mellom turbin og vann.

Kan føre til store skader

Husker du svevene i dissestativet som liten? For å oppnå store utsving måtte en hele tiden finne riktig rytme, eller frekvens, til å skyve med. Men av og til ble kanskje utslagene litt vel store. Man kunne miste kontroll og i verste fall slå seg. Sånn kan det gå med turbiner også.

Dissa et er et eksempel på positiv interferens mellom et objekt og en utøvende kraft. Ved alle objekter kan man finne en egenfrekvens for et bestemt bevegelsesmønster, og når ytre krefter påføres ved denne frekvensen kan det få store utslag. 

På samme måte kan vann i en Francis-turbin utøve en kraft med ulik frekvens på ulike deler i turbinen, og hvis det er utilsiktet kan det oppstå store skader.

Prosjektet skal også se på hvilke geometri-endringer som kan gjøres for at turbinene skal bli mer fleksible og effektive i drift.

Avanserte målinger

For å få til dette er forskerne i gang med PIV (Particle Image Velocimetry) eksperimenter i vannkraft-laboratoriet på NTNU Gløshaugen i Trondheim.

I tillegg vil CFD (Computational Fluid Dynamics) analyser stå sentralt i arbeidet med modellering og design av nye komponenter.