Μελέτη και παραμετρική σχεδίαση δρομέα υδροστροβίλου Kaplan με αναλυτικό υδροδυναμικό μοντέλο - Μυλωνάς, Κωνσταντίνος (Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2017)
Η παρούσα Διπλωματική Εργασία έχει ως σκοπό την ανάπτυξη ενός αναλυτικού υδροδυναμικού μοντέλου, για την σχεδίαση δρομέων υδροστροβίλων Kaplan. Η υδροδυναμική ανάλυση ενός δρομέα υδροστροβίλου είναι απαραίτητη για την αποδοτική σχεδίαση και λειτουργία του στον Υδροηλεκτρικό Σταθμό παραγωγής ενέργειας που πρόκειται να εγκατασταθεί. Ωστόσο, ο καθορισμοός της τελικής γεωμετρίας του δρομέα, απαιτεί προσεκτική μελέτη των παραμέτρων που την καθορίζουν. Το μοντέλο στοχεύει στην μελέτη των υδροδυναμικών χαρακτηριστικών του υδροστροβίλου, στην επιλογή των κατάλληλων παραμέτρων σχεδίασης και στην παρουσίαση των ποιοτικών χαρακτηριστικών λειτουργίας της παραγόμενης μηχανής. Η διαδικασία μελέτης περιλαμβάνει κατ’ αρχήν την ανάλυση των χαρακτηριστικών της ροής διαμέσου του δρομέα και τον τρόπο με τον οποίο η ροή επιδρά στα πτερύγια του δρομέα, δημιουργώνας ροπή στρέψης στον άξονά του. Στη συνέχεια, αναπτύσσεται το υδροδυναμικό μοντέλο σχεδίασης όπου επιλέγονται οι καθοριστικές παράμετροι σχεδίασης και παράγεται η γεωμετρία του δρομέα. Το μοντέλο που αναπύχθηκε, βασίζεται στη θεωρία ανάλυσης των στροβιλομηχανών και τη ροή διαμέσου πτερυγώσεων για την δημιουργία ωφέλιμου έργου. Με τη χρήση αυτών των παραμέτρων, επιτυγχάνεται η σχεδίαση του δρομέα με στόχο την αποδοτικότερη μετατροπή υδραυλικής ενέργειας σε μηχανική. Για την επαλήθευση της αποδοτικής σχεδίασης του δρομέα, μελετώνται επίσης τα ποιοτικά χαρακτηριστικά λειτουργίας του σχεδιαζόμενου υδροστροβίλου μέσω των βασικών διαγραμμάτων υδραυλικού ύψους – παροχής και ανηγμένης παροχής – ανηγμένου αριθμού στροφών. Από την εφαρμογή του μοντέλου, διαπιστώνεται ότι υπάρχει μεγάλη συνάφεια μεταξύ του σχεδιασμένου δρομέα και ενός πραγματικού δρομέα υδροστροβίλου Kaplan που επιλέχθηκε για σύγκριση. Η συνάφεια αυτή παρατηρείται τόσο στη διαμόρφωση των γεωμετρικών του χαρακτηριστικών, όσο και στα ποιοτικά χαρακτηριστικά λειτουργίας του. Στην πρώτη περίπτωση, το μοντέλο είναι ικανό να παράγει επιτυχώς την γεωμετρία του δρομέα, έχοντας ως οδηγό τις βασικές παραμέτρους σχεδίασης. Στην δεύτερη περίπτωση, η παραγόμενη γεωμετρία του δρομέα εξετάζεται ως προς τον ενεργειακό βαθμό απόδοσής της και το μοντέλο παρέχει πλήρη και ρεαλιστική εικόνα σε όλο το εύρος των συνθηκών λειτουργίας του υδροστροβίλου.