Publication :
Analysis of the part-load and speed-no-load flow dynamics in a model propeller hydraulic turbine

Notice brève
bul.contributor.advisor-authkeyDeschênes, Claire|=1011F9870
bul.contributor.advisor-authkeyDumas, Guy|=01-0158466
bul.contributor.author-authkeyHoude, Sébastien|=01-1298396
bul.description.provenancelf spb
bul.identifier.controlNumber1132074364
bul.identifier.lot20180427
dc.contributor.advisorDumas, Guy
dc.contributor.advisorDeschênes, Claire.
dc.contributor.authorHoude, Sébastien
dc.date.accessioned2018-05-23T22:32:21Z
dc.date.available2018-05-23T22:32:21Z
dc.date.issued2018
dc.date.updated2018-05-23T22:32:21Z
dc.description.abstractLes turbines hydrauliques sont devenues un atout important pour la régulation de la puissance sur les réseaux électriques. Cependant, les scénarios de régulation de puissance exigent que les turbines fonctionnent loin de leurs points d'opération optimale, dans des régions où de grandes uctuations de pression peuvent affecter l'intégrité structurale de la turbine. Cette thèse présente des contributions a l'etude de l'hydrodynamique de l'écoulement dans une turbine helice modele fonctionnant dans des conditions de charge partielle et de vitesse-sans-charge. À charge partielle, les fluctuations de pression principales sont associées à un vortex cavitant. Des mesures provenant de Vélocimétrie par Imagerie de Particules (PIV) couplées à des techniques de fluorescence induite par laser et d'ombroscopie ont été utilisées pour reconstruire l'interface eau-vapeur et identier l'origine de fluctuations aectant la précision des mesures de PIV moyennées en phase. De plus, des capteurs de pression miniatures incorporés dans deux aubes de la roue ainsi que des jauges de deformation montées sur les aubes ont fourni des données pour quantier l'impact du vortex de charge partielle sur la turbine. Cette thèse présente également l'une des premieres etudes detaillees sur les conditions transitoires et sans charge dans une turbine modèle. Les capteurs de pression et de déformation sur les aubes ont ete utilisés pour identier les instabilités dominantes dans des conditions de vitesse sans charge et d'emballement. Des simulations basées sur la technologie Scale Adaptive Simulations (SAS) de la condition de vitesse-sans-charge ont été utilisés pour étudier un décrochage tournant dans la roue. Des simulations sans les aubes indiquent que le décrochage tournant est associé à une couche cisaillée provenant d'une recirculation autour du moyeu de la roue et d'une séparation de la couche limite sur le fond supérieur.fr
dc.description.abstractHydraulic turbines have become an important asset to provide power regulation on electrical grids. However, power-regulation scenarios require turbines to operate far from their best eciency conditions, in regions where large pressure uctuations aect the turbine structural integrity. This is particularly acute for xed blade reaction turbines such as propeller units. This thesis presents contributions to the study of the hydrodynamics of the ow in a model propeller turbine operating in part-load and speed-no-load conditions. In part load, the main pressure uctuations are associated with the part-load vortex. Data from Particle Image Velocimetry (PIV), coupled to Laser Induced Fluorescence and shadowgraphy techniques, were used to reconstruct the water-vapour interface and to identify the origin of uctuations aecting the precision of the phase-averaged PIV measurements. Furthermore, miniature pressure transducers imbedded in two runner blades and strain gages at the blade roots provided data to quantify the impact of the part load vortex on the runner. This thesis also presents one of the rst detailed studies on transient and no-load conditions in a model hydro-turbine. Pressure and strain sensors were used to identify the dominant ow instabilities in speed-no-load and runaway conditions. Scale Adaptive Simulations (SAS) of the speed-no-load condition were used to study a rotating stall dominating the runner ow. Simulations without runner blades indicate that the rotating stall is associated with an unstable shear-layer originating from a recirculation around the runner hub and a boundary layer separation on the turbine head cover. Those results open the possibility of eventually developing mitigation techniques.en
dc.format.extent1 ressource en ligne (xviii, 155 pages)
dc.identifier.bacTC-QQLA-34227
dc.identifier.other34227
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.11794/29823
dc.languageeng
dc.rightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.subject.classificationTJ 7.5 UL 2018
dc.subject.rvmTurbines hydrauliquesfr_CA
dc.subject.rvmHydrodynamiquefr_CA
dc.titleAnalysis of the part-load and speed-no-load flow dynamics in a model propeller hydraulic turbineen
dc.typethèse de doctorat
dc.type.legacyCOAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctoratfr
dcterms.publisher.locationQuébec
dspace.accessstatus.time2022-11-15 21:16:55
dspace.entity.typePublication
etdms.degree.grantorUniversité Lavalfr_CA
etdms.degree.nameThèse. Génie mécaniquefr_CA
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