Design of a Kaplan turbine and simulation using CFD

RESUMEN: El documento presentado estará dedicado principalmente al diseño y la simulación de una turbina Kaplan. En primer lugar, se realizará una introducción a las turbomáquinas, haciendo hincapié en las máquinas hidráulicas y en concreto en las turbinas hidráulicas donde se explicará la teoría detrás de sus diseños y funcionamientos. Al mismo tiempo se presentarán los diferentes tipos de turbinas hidráulicas, y también se podrá ver su clasificación según diferentes parámetros. Habiendo ya realizado la introducción a las turbomáquinas y en concreto a las turbinas hidráulicas se realizará el diseño de la turbina Kaplan siguiendo los datos de potencia instalada y caudal de la central hidroeléctrica de La Flor, en Cantabria, y posteriormente se llevará a cabo mediante la herramienta Bladegen de Ansys Workbench. Para la simulación de la turbina, primero se verá en el documento toda la teoría que respalda el funcionamiento del software de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), que en este caso en concreto será Ansys Fluent, el cual resolverá el comportamiento del fluido a través del rodete de la turbina, una vez realizada la simulación, se presentarán los resultados obtenidos y finalmente se comparará el funcionamiento de la turbina en distintas situaciones variando caudal y velocidad de rotación del rodete. El documento finalizará con un Anexo en el cual se encuentra una recopilación de todos los parámetros calculados que han sido necesarios para el diseño y la simulación de la turbina.ABSTRACT: The document presented will be mainly devoted to the design and simulation of a Kaplan turbine. First, an introduction to turbomachines will be made, emphasizing in hydraulic machines and specifically in hydraulic turbines where the theory behind their designs and operations will be explained. At the same time the different types of hydraulic turbines will be presented, and you will also be able to see their classification according to different parameters. Having already made the introduction to turbomachines and specifically to hydraulic turbines, the design of the Kaplan turbine will be carried out following the data of installed power and flow of the hydroelectric plant of La Flor, in Cantabria, and later it will be carried out using the Bladegen tool of Ansys Workbench. For the simulation of the turbine, first the document will see all the theory that supports the operation of the Computational Fluid Dynamics (CFD) software, which in this particular case will be Ansys Fluent, which will solve the behavior of the fluid through the impeller of the turbine, once the simulation is carried out, the results obtained will be presented and finally the operation of the turbine will be compared in different situations varying flow and speed of rotation of the impeller. The document will end with an Annex section in which is a compilation of all the calculated parameters that have been necessary for the design and simulation of the turbine.Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriale