Published August 31, 2015
| Version v1
Publication
Open
Simulação numérica da formação de vórtices em tomadas de água em hidrelétricas
- 1. Universidade do Vale do Rio dos Sinos
- 2. Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Description
No Brasil, a energia hidráulica é a principal fonte de geração de energia elétrica. Apesar da tendência de aumento na utilização de outras fontes, a energia hidráulica continuará sendo a principal fonte na matriz energética. A eficiência de uma usina hidrelétrica pode ser afetada pelas condições de alimentação de água para sua tomada d'água. A formação de vórtices a montante das tomadas d'água são causas de perda de eficiência e podem causar danos nas instalações. O objetivo deste trabalho é estudar o fenômeno de formação de vórtices em tomadas d'água de hidrelétricas por meio de simulação numérica tridimensional com o software comercial ANSYS-CFX, com base nos estudos realizados em modelo experimental pelo IPH-UFRGS. Foram analisados casos com diferentes submergência e vazão volumétrica. O modelo matemático é composto pelas equações da conservação da massa e quantidade de movimento do campo médio, equação da fração volumétrica, equações do modelo de turbulência, assim como de suas respectivas condições de contorno e iniciais. Os resultados mostram que o modelo numérico é capaz de reproduzir a formação de vórtices em tomadas d'água, conforme observado no modelo experimental.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في البرازيل، تعد الطاقة الهيدروليكية المصدر الرئيسي لتوليد الكهرباء. على الرغم من الاتجاه المتزايد في استخدام المصادر الأخرى، ستظل الطاقة الهيدروليكية المصدر الرئيسي في مصفوفة الطاقة. يمكن أن تتأثر كفاءة محطة الطاقة الكهرومائية بظروف إمدادات المياه لسحب المياه. يشكل تكوين الدوامات أعلى مجرى مآخذ المياه أسبابًا لفقدان الكفاءة ويمكن أن يتسبب في تلف المرافق. الهدف من هذا العمل هو دراسة ظاهرة تكوين الدوامة في مآخذ المياه الكهرومائية من خلال محاكاة رقمية ثلاثية الأبعاد مع البرنامج التجاري ANSYS - CFX، بناءً على الدراسات التي أجريت في نموذج تجريبي بواسطة IPH - UFRGS. تم تحليل الحالات ذات الغمر والتدفق الحجمي المختلفين. يتكون النموذج الرياضي من معادلات الحفاظ على الكتلة ومقدار حركة المجال المتوسط، ومعادلة الكسر الحجمي، ومعادلات نموذج الاضطراب، بالإضافة إلى حدودها وشروطها الأولية. تظهر النتائج أن النموذج العددي قادر على إعادة إنتاج تكوين الدوامات في مآخذ المياه، كما لوحظ في النموذج التجريبي.< br />
Translated Description (English)
In Brazil, hydraulic power is the main source of electricity generation. Despite the increasing trend in the use of other sources, hydraulic energy will continue to be the main source in the energy matrix. The efficiency of a hydroelectric power plant can be affected by the water supply conditions for its water intake. The formation of vortices upstream of the water intakes are causes of loss of efficiency and can cause damage to the facilities. The objective of this work is to study the phenomenon of vortex formation in hydroelectric water intakes through three-dimensional numerical simulation with the commercial software ANSYS-CFX, based on studies carried out in an experimental model by IPH-UFRGS. Cases with different submergence and volumetric flow were analyzed. The mathematical model is composed of the equations of conservation of mass and amount of movement of the mean field, equation of the volumetric fraction, equations of the turbulence model, as well as their respective boundary and initial conditions. The results show that the numerical model is able to reproduce the formation of vortices in water intakes, as observed in the experimental model.Translated Description (French)
Au Brésil, l'énergie hydraulique est la principale source de production d'électricité. Malgré la tendance croissante à l'utilisation d'autres sources, l'énergie hydraulique continuera d'être la principale source de la matrice énergétique. L'efficacité d'une centrale hydroélectrique peut être affectée par les conditions d'approvisionnement en eau de sa prise d'eau. La formation de tourbillons en amont des prises d'eau sont des causes de perte d'efficacité et peuvent causer des dommages aux installations. L'objectif de ce travail est d'étudier le phénomène de formation de vortex dans les prises d'eau hydroélectriques par simulation numérique tridimensionnelle avec le logiciel commercial ANSYS-CFX, à partir d'études réalisées dans un modèle expérimental par IPH-UFRGS. Des cas avec différentes submersions et débits volumétriques ont été analysés. Le modèle mathématique est composé des équations de conservation de la masse et de la quantité de mouvement du champ moyen, de l'équation de la fraction volumétrique, des équations du modèle de turbulence, ainsi que de leurs conditions limites et initiales respectives. Les résultats montrent que le modèle numérique est capable de reproduire la formation de tourbillons dans les prises d'eau, comme observé dans le modèle expérimental.Translated Description (Spanish)
En Brasil, la energía hidráulica es la principal fuente de generación de electricidad. A pesar de la tendencia creciente en el uso de otras fuentes, la energía hidráulica seguirá siendo la principal fuente en la matriz energética. La eficiencia de una central hidroeléctrica puede verse afectada por las condiciones de suministro de agua para su toma de agua. La formación de vórtices aguas arriba de las tomas de agua son causas de pérdida de eficiencia y pueden causar daños a las instalaciones. El objetivo de este trabajo es estudiar el fenómeno de formación de vórtices en tomas de agua hidroeléctricas mediante simulación numérica tridimensional con el software comercial ANSYS-CFX, a partir de estudios realizados en un modelo experimental por IPH-UFRGS. Se analizaron casos con diferente inmersión y flujo volumétrico. El modelo matemático está compuesto por las ecuaciones de ahorro de masa y cantidad de movimiento del campo medio, ecuación de la fracción volumétrica, ecuaciones del modelo de turbulencia, así como sus respectivas condiciones de contorno e iniciales. Los resultados muestran que el modelo numérico es capaz de reproducir la formación de vórtices en las tomas de agua, tal y como se observa en el modelo experimental.< p>Files
1290.pdf
Files
(871.6 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a123190da5e497844c295d6a1e1c9fa0
|
871.6 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- المحاكاة العددية لتكوين الدوامات في مآخذ المياه في محطات الطاقة الكهرومائية
- Translated title (English)
- Numerical simulation of the formation of vortices in water intakes in hydroelectric plants
- Translated title (French)
- Simulation numérique de la formation de tourbillons dans les prises d'eau des centrales hydroélectriques
- Translated title (Spanish)
- Simulación numérica de la formación de vórtices en tomas de agua en centrales hidroeléctricas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1616594632
- DOI
- 10.14808/sci.plena.2015.081316