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事例詳細/フランシス水車

フランス水車の流体解析

● 概要

水力発電は、発電する際に二酸化炭素をほとんど産出せず、クリーンなエネルギーの一つと考えられています。
水力発電に使われる水車は、水位落差、流量に応じて適切な種類が使われます。
フランシス水車は、主として40~600Mの落差に対し利用されており、適切な負荷運転では最高効率になります。
古くから水車は使われていますが、高効率な性能を発揮するためには数値解析によるシミュレーションが必要です。

● 構造略図

francis01.png

● 解析例

流跡線図

francispath-iso.gif

動圧コンター図

francisdpres-top2.gif

速度ベクトル図

francisvelo-top2.gif

● 解析から分かること

上記の例は、kω-SST乱流モデルとスライディングメッシュの組み合わせ計算例です。計算結果に基づき、流入する流体エネルギーが、 回転運動エネルギーに変換された割合を効率として評価することができます。効率はガイドベーンの開度、流量などに依存します。 また、圧力が飽和水蒸気圧よりも低下すると、水中の気体が気泡となりキャビテーションが発生します。 キャビテーションは機器の損傷、効率の低下につながることから、避ける必要があります。 計算で得られた圧力分布を調査することでキャビテーションの発生可能性のある箇所を特定することができます。

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