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Title: Implicit Large Eddy Simulation for Unsteady Cavitating Flow around hydrofoils using OpenFOAM software
Authors: Baquero Duque, Jorge Carlos
Keywords: Mecánica de fluídos
Aplicaciones de computador
Issue Date: 29-Oct-2015
Publisher: Quito, 2015.
Citation: Baquero Duque, J. C. (2015). Implicit Large Eddy Simulation for Unsteady Cavitating Flow around hydrofoils using OpenFOAM software. 184 hojas. Quito : EPN.
Abstract: Cavitation simulation allows to understand the generation of this phenomenon in turbomachinery. The present thesis analyzes the cavitating flow around Francis-99 turbine blades using OpenFOAM software. The study include an analysis of the phenomenon of cavitation, a description of the open-source software used, the explanation of a methodology and the process to obtain the simulations results; starting from the points of the blade obtained in Blender, to reach with GMSH a refined structured mesh to be simulated. The solver use Implicit Large Eddy Simulation (ILES) method and Zwart cavitation model, it was obtained from PhD. candidate of Tsinghua University, engineer Victor Hugo Hidalgo, MSc. A similitude analysis was performed to prove the behavior of the cavitating flow varying the angle of attack, size of the mesh and cavitation number. The analysis of the different behaviors of the cavitation when vary the section of the blade are also presented. Finally is included a mesh with the guide vane and blade of the turbine to analyze the behavior in time. To validate the meshes are used some parameters like the Yplus, y+ and Courant, C, numbers and was performed a hexahedral quality mesh distortion analysis. Results show the similitude in the behavior of the cavities with proposed experimental data, an assessment of the study of the cavitation phenomenon and a determination of the behavior of the cavities volume generated in time to reach minimums and maximums.
Description: La simulación de cavitación permite entender la generación de este fenómeno en turbomaquinaria. La presente tesis analiza el flujo cavitante alrededor de los álabes de la turbina Francis-99 utilizando OpenFOAM. El estudio incluye el análisis del fenómeno de cavitación, una descripción del software libre utilizado, la explicación de la metodología y el proceso de obtención de los resultados de la simulaciones; desde los puntos del álabe obtenidos en Blender, hasta alcanzar con GMSH un mallado estructurado refinado para ser simulado. El solver utiliza el método ILES y el modelo de cavitación Zwart, mismo que fue obtenido a través del candidato a PhD. de la Universidad de Tshinghua, el ingeniero Víctor Hugo Hidalgo, MsC. Un análisis de similitud fue realizado para probar el comportamiento del flujo cavitante variando el ángulo de ataque, tamaño de malla y número de cavitación. El análisis de los comportamientos de la cavitación variando la secciones del álabe también es presentado. Finalmente se incluye una malla con un álabe de distribuidor y turbina para analizar el comportamiento en el tiempo. Para validar las mallas se utilizaron varios parámetros como los números Y-más, y+, y Courant, C. Fue realizado además un análisis de calidad hexahédrico de distorsión de la malla. Los resultados indican una similitud en el comportamiento de las cavidades con los datos experimentales propuestos, la valoración del estudio del fenómeno y una determinación del comportamiento del volumen generado de las cavidades en el tiempo alcanzando máximos y mínimos.
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