Estudi de millora del rendiment hidràulic d'una turbina picohidràulica d'impulsio de baixes velocitats

Abstract

La mecànica de fluids computacional (CFD: Computational Fluid Dynamics) és una de les branques de la mecànica de fluids, que utilitza mètodes numèrics i algoritmes per a resoldre i analitzar problemes sobre el flux de substàncies. Els ordinadors són utilitzats per realitzar els milions de càlculs requerits per a simular la interacció dels líquids i gasos amb superfícies complexes. Les simulacions que es realitzen amb aquest tipus de programes, s'ha demostrat que són molt fiables i que estalvien temps i diners, ja que eviten haver de realitzar experiments de prova - error. En el projecte s'utilitza el principalment el programa de CFD Ansys Workbench 13.0 per simular unes turbines hidràuliques. L'objectiu del projecte és millorar el disseny hidràulic de les turbines picohidràuliques d'impulsió emprades en l'Himàlaia indi. Per poder realitzar les simulacions, primerament s'utilitzarà el programa CAD (Computer Aided Design) Autodesk Inventor 2012 per a generar els volums corresponents a les turbines i els canals d'entrada. Llavors s'importaran aquestes geometries a l'Ansys Workbench per definir els volums de control, mallar-los, donar les condicions de contorn, calcular i obtenir els resultats necessaris.

En el laboratori de mecànica de fluids de l'Escola Politècnica Superior de la Universitat de Girona, es disposa d'una turbina picohidràulica, de la qual en tenim els paràmetres de funcionament gràcies a estudis previs. Primerament, es simularà la turbina existent en el laboratori de mecànica de fluids per comparar els resultats obtinguts de les simulacions informàtiques i les dades reals de camp. Aquest primer procés, s'anomena validació del programa, on ens assegurem que els paràmetres de simulació i la simulació són correctes. A més, per a més seguretat, es simularà la turbina del laboratori amb un altre programa CFD anomenat STAR-CCM+, per cotejar la concordança entre programes. Un cop validat el programa, es realitzaran simulacions de les turbines actuals utilitzades a l'Himàlaia per saber les condicions actuals de treball. A partir d'aquí, es proposarà un perfil d'àlep per tal d'augmentar-ne el rendiment