Publication detail

Spatio-Temporal Description of the Swirling Flow in Hydraulic Turbine

RUDOLF, P. ŠTEFAN, D. KLAS, R.

Czech title

Časově-prostorový popis vírového proudění v sací troubě vodní turbíny

English title

Spatio-Temporal Description of the Swirling Flow in Hydraulic Turbine

Type

journal article in Web of Science

Language

en

Original abstract

Highly swirling flow leaves runner of the hydraulic turbine, which is operated off the best efficiency point. Instability of the swirling flow results in so called vortex rope. Rotating vortex rope is a source of pressure pulsations, causes structural loads, vibrations and noise. Proper orthogonal decomposition (POD) provides a spatio-temporal description of the draft tube swirling flow and proves that only a very limited number of the flow eigenmodes is necessary to describe the flow dynamics. Construction of the reduced order model (ROM), which is derived by projection of Navier-Stokes equation onto POD basis forms a suitable state equation for the draft tube flow control. Paper presents review of POD application to draft tube flows and proposal of extension to ROM and closed loop flow control.

Czech abstract

U turbíny provozované mimo optimum opouští oběžné kolo vysoce zavířeníé proudění, ktereé je velmi náchylné k nestabilitě typu vírového copu. Rotující vírový cop je zdrojem tlakových pulzací, způsobuje nadměrné namáhání konstrukčních částí, vibrace a hluk. Vlastní ortogonální dekompozice (POD) poskytuje časově-prostorový popis vírového proudění v sací troubě a dokazuje, že pouze omezený počet vlastních módů proudového pole je nezbytný pro pipis dynamiky proudění. Model nižšího řádu (ROM) sestavený na základě projekce POD módů na Navier-Stokesovu rovnici představuje vhodnou stavovou rovnici pro řízení proudění v sací troubě. Článek prezentuje přehled použití POD na proudění v sací troubě a navrhuje sestrojení ROM pro možnost řízení proudění se zpětnou vazbou.

English abstract

Highly swirling flow leaves runner of the hydraulic turbine, which is operated off the best efficiency point. Instability of the swirling flow results in so called vortex rope. Rotating vortex rope is a source of pressure pulsations, causes structural loads, vibrations and noise. Proper orthogonal decomposition (POD) provides a spatio-temporal description of the draft tube swirling flow and proves that only a very limited number of the flow eigenmodes is necessary to describe the flow dynamics. Construction of the reduced order model (ROM), which is derived by projection of Navier-Stokes equation onto POD basis forms a suitable state equation for the draft tube flow control. Paper presents review of POD application to draft tube flows and proposal of extension to ROM and closed loop flow control.

Keywords in Czech

vírové proudění, sací trouba, vlastní ortogonální dekompozice, model nižšího řádu

Keywords in English

swirling flow, draft tube, proper orthogonal decomposition, reduced order model

RIV year

2015

Released

05.05.2015

Publisher

Springer Vieweg

Location

Wiesbaden

ISSN

0043-0978

Volume

2015

Number

1

Pages from–to

18–22

Pages count

5

BIBTEX


@article{BUT114878,
  author="Pavel {Rudolf} and David {Štefan} and David {Štefan} and Roman {Klas},
  title="Spatio-Temporal Description of the Swirling Flow in Hydraulic Turbine",
  year="2015",
  volume="2015",
  number="1",
  month="May",
  pages="18--22",
  publisher="Springer Vieweg",
  address="Wiesbaden",
  issn="0043-0978"
}