Water turbine design and performance optimization using CFD fluid dynamics calculation method

W artykule przedstawiono przebieg procesu analizy numerycznej zjawiska przepływu czynnika roboczego przez turbinę wodną. W wirniku turbiny i kanale wylotowym występuje złożony przepływ dwufazowy woda-powietrze. W omawianym przypadku jako obiekt obliczeń wykorzystano turbinę wodną typu Michell-Banki z pionowym doprowadzeniem wody skonstruowaną w Instytucie Lotnictwa w Zakładzie Samolotów BP1. Przedstawiono przegląd dostępnych metod i narzędzi obliczeniowych dla tego typu przepływów wielofazowych oraz wyniki obliczeń i ich wykorzystanie w procesie projektowania i optymalizacji konstrukcji turbiny. Wyniki obliczeń numerycznych odniesiono do uzyskanych później wyników badań doświadczalnych przeprowadzonych na modelu turbiny.The article presents the process of numerical analysis of the working medium flow phenomenon through the water turbine. The two-phase water-air flow is made up through the turbine rotor and the outlet channel. In this case, a Banki-Mitchell water turbine with a vertical water supply designed at the Institute of Aviation at the Aircraft Department BP1 was used as the object of the calculations. An overview of available methods and computational tools for this type of multiphase flows and the results of calculations and their use in the design and optimization of the turbine structure. Results of numerical calculations were related to a subsequently obtained experimental results performed on a model turbine