Estudi amb CFD del comportament d'una turbina Francis amb danys a la sortida del rodet

Abstract

El present projecte de final de grau consisteix en l’estudi del comportament d’un fluid de treball a l’interior d’una turbina Francis, la qual presenta danys a la sortida del rodet a causa del fenomen de la cavitació. Aquest estudi s’ha dut a terme mitjançant una simulació de CFD emprant el software Ansys CFX, el qual ens permet reproduir d’una manera fidedigne el comportament del fluid al circular per l’interior de la turbina. La turbomàquina estudiada és una reproducció a escala reduïda de la turbina real que es troba a la central hidroelèctrica reversible de l’estany Gento i Sallente, ubicada a la província de Lleida.

L’objectiu d’aquest estudi és comprendre el funcionament del fluid amb la finalitat de justificar i apreciar els diferents fenòmens que tenen lloc a l’interior de la turbina quan aquesta està malmesa.

A la present memòria s’explica de quina manera s’ha dut a terme l’estudi, el procés que s’ha seguit i les posteriors conclusions que s’han extret.

En el presente proyecto de final de grado consiste en el estudio del comportamiento de un fluido de trabajo por el interior de una turbina Francis, la cual presenta daños en la salida del rodete a causa de la cavitación. Este estudio se ha llevado a cabo mediante una simulación en CFD usando el software Ansys CFX, el cual nos permite reproducir de una manera fehaciente el comportamiento del fluido al circular por el interior de la turbina. La turbomáquina estudiada es una reproducción a escala reducida de una turbina real que se encuentra en la central hidroeléctrica reversible en el pantano Gento y Sallente, ubicada en la provincia de Lérida.

El objetivo de este estudio es poder llegar a comprender mejor el funcionamiento del fluido con la finalidad de justificar y apreciar los diferentes fenómenos que se originan en el interior de la turbina cuando esta está dañada.

En la presente memoria se explica de qué manera se ha llevado a cabo el análisis, el proceso que se ha seguido y, finalmente, las conclusiones a las que se ha llegado.

The present final degree project is based on the study of the behavior of a fluid inside a Francis turbine, which presents some damage in the outlet of the impeller produced by cavitation. This study has been done using the CFD simulator in the Ansys CFX software, which allows to reliably reproduce and predict the behavior of the fluid circulating inside the turbine. The studied turbomachine is a reduced-scale reproduction of a real turbine that is located in the reversible hydroelectric plant in the Gento and Sallente reservoir, in the province of Lleida. The purpose of this study is to analyze the operation of the fluid in order to understand and justify the different phenomena that happen inside the turbine when damaged. The present document explains in detail this analysis, the process that has been followed and, finally, the conclusions that have been reached.