Publication

Cavitation surge modelling in Francis turbine draft tube

François Avellan
2014
Journal Articles

Résumé

Francis turbines may experience cavitation surge phenomenon in the draft tube inducing large pressure fluctuations which can jeopardize the hydraulic system integrity. To predict this phenomenon, a one-dimensional draft tube model is derived from flow momentum and continuity equations including the convective terms that are not considered in the existing models. A parametric analysis of the draft tube model is carried out to investigate the influence of parameters on the cavitation surge onset identified by the hydraulic system stability. It is shown that convective terms have a stabilizing influence modifying stability limit prediction driven by the divergent geometry modelling of the draft tube.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/de484fff-9d70-439f-9827-e31bcd8ab03a

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Turbine Kaplan

Une turbine Kaplan est une turbine hydraulique à hélice, de type « réaction » qui a été inventée en 1912 par l'ingénieur autrichien Viktor Kaplan. Elle est adaptée pour les faibles chutes de de hauteur, et les très grands débits de . La turbine Kaplan se différencie des autres turbines à hélices, par ses pales orientables, dont on peut faire varier le pas pendant le fonctionnement. Cela lui permet d'avoir un rendement énergétique élevé pour des débits d'eau variables. Son rendement atteint normalement entre 90 % et 95 %.

Turbine Francis

vignette|Coupe d'une turbine Francis. Dans la volute en forme de spirale, l'eau pénètre radialement dans la turbine et en sort axialement au centre vers le bas. Une turbine Francis est une turbine hydraulique de type « à réaction ». Elle est adaptée à des hauteurs de chute moyennes (de ), pour des puissances et débits moyens ou forts (tel le barrage d'Itaipu), à savoir de quelques kilowatts à plusieurs centaines de mégawatts pour des débits de /s.

Turbine

vignette|alt=|Rotors de turbines à vapeur de la centrale nucléaire de Philippsburg. Une turbine est un dispositif rotatif convertissant partiellement l'énergie interne d'un fluide, liquide (comme l'eau) ou gazeux (vapeur, air, gaz de combustion), en énergie mécanique au moyen d'aubes disposées sur un arbre tournant à grande vitesse. L'énergie entrante du fluide est caractérisée notamment par sa vitesse, sa pression, son enthalpie.

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