Investigation of the fluid-structure dynamics during transient operation of Francis turbines - Tr-FRANCIS

水力发电占加拿大发电量的60%。在过去20年中，水力发电的发展适应了市场放松管制和在电网上采用间歇性能源的情况。因此，水轮机的启动顺序数量和在空载条件下旋转储备所花费的时间量都有所增加。这些变化加剧了结构问题，导致转轮叶片后缘处的疲劳裂纹，并因此导致生产损失和维护成本增加。拉瓦尔大学水力机械实验室（LAMH）沿着水力机械联盟成员（安德里茨水电、GE可再生能源、VOITH水电、EDF和Hydro-Québec）已同意开展Tr-FRANCIS研究项目，旨在研究弗朗西斯水轮机瞬态和空载状态下的流体-结构相互作用。该竞争前项目也得到了InnovÉE资助机构的支持，将为参与工业合作伙伴的研发部门提供知识、工具和方法，以优化涡轮机设计或操作，从而在不影响机器寿命的情况下提高灵活性。通过与流体动力学、流体-结构相互作用和振动领域的研究人员的合作，Tr-FRANCIS的主要目标是：“通过测量和模拟，识别、描述和参数化影响中等水头弗朗西斯涡轮机转轮在启动序列和空载运行期间寿命的流致激励。“调查将集中在一个代表140兆瓦生产装置的缩小模型涡轮机上。通过新颖的测量和模拟，Tr-FRANCIS将为最广泛安装的水轮机类型中复杂的流体-结构相互作用提供独特的见解。(cr)#（lf）L'hydro-électricité représente 60% de la production électrique canadienne.在20年后的环境中，水力涡轮机的运行方式逐渐改变，以确保在市场上的性能，并引入可再生能源系统。这些涡轮机液压sont soumises à plus de démarrages et passent plus de temps dans des régimes sans charge pour fournir de la réserve tournante。这些变化反映了传统结构的问题，即增加了生产过程中产生的裂缝问题，增加了企业的竞争力。拉瓦尔拉瓦尔大学的液压机械厂（LAMH）也是液压机械联合会的成员（安德里茨水电加拿大公司、通用电气可再生能源公司、VOITH水电公司、EDF和魁北克水电公司）委托Tr-FRANCIS项目，目的是研究无涡轮机弗朗西斯负荷时的流体-结构相互作用。该项目是一项由InnovÉE资助的项目，旨在优化弗朗西斯涡轮机拉康塞普雄和运行，以提高开发的灵活性，而不需要在生命周期中进行任何调整。Au将开展一项合作，包括流体动力学、流体结构相互作用和振动方面的研究，Tr-FRANCIS的主要目标是：“标识符、说明书和参数，通过测量和模拟，通过影响涡轮机运行周期的参数激励，弗朗西斯的莫耶内斜槽悬挂在驱动程序和运行过程中。“Les recherches sont centrées autour d 'une涡轮机弗朗西斯modèle représentant une涡轮机de 140 MW. Au travers d'innovations en mesures et en simulations，Tr-FRANCIS livrera un regard unique et nouveAu sur les interactions fluid-structures dans le type de涡轮机轮机le plu

Hydro-electricity represents 60% of the electricity produced in Canada. In the last 20 years hydro-electricity production has evolved to accommodate market deregulation and the introduction of intermittent energy sources on the power grid. Hydraulic turbines thus saw an increase in the number of start sequences and in the amount of time spent in no-load conditions for spinning reserve. Those changes exacerbated structural problems leading, among other, to fatigue cracks at the trailing edges of the runner blades and consequently to production losses and increased maintenance cost. The Laboratory of Hydraulic Machines (LAMH) form Laval University along with the members of the Consortium on Hydraulic Machines (ANDRITZ Hydro, GE Renewable Energy, VOITH Hydro, EDF and Hydro-Québec) have agreed to undertake the Tr-FRANCIS research project aimed at studying fluid-structure interactions during transient and no-load regimes in Francis turbines. This pre-competitive project, supported also by the InnovÉE grant agency, will provide the R&D departments of the participating industrial partners with knowledge, tools and methodologies to optimize turbine designs or operation in order to increase flexibility without penalizing the machine life. This may in turn ease the integration of new energy sources on the power grid.Through collaboration between researchers in hydrodynamic, fluid-structure interaction and vibration, Tr-FRANCIS main objective is to:"Identify, describe and parametrize, through measurements and simulations, the flow induced excitations influencing the lifetime of medium head Francis turbine runners during start-up sequences and no-load operation."Investigations will focus on a scaled down model turbine representing a 140 MW production unit. Through novel measurements and simulations, Tr-FRANCIS will provide a unique insight into the complex fluid-structure interactions in the most widely installed type of hydro-turbine.#(cr)#(lf)L'hydro-électricité représente 60% de la production électrique canadienne. Depuis environ 20 ans, le mode d'opération des turbines hydrauliques a évolué pour permettre de prendre en compte l'ouverture des marchés et l'introduction sur les réseaux de sources d'énergies intermittentes. Les turbines hydrauliques sont soumises à plus de démarrages et passent plus de temps dans des régimes sans charge pour fournir de la réserve tournante. Ces changements ont amplifié les problèmes de vieillissement structuraux se traduisant par une augmentation des problèmes de fissuration sur les aubes des roues engendrant ainsi des pertes de production et une augmentation des coûts d'entretien.Le Laboratoire de Machines Hydrauliques de l'Université Laval (LAMH) ainsi que les membres du Consortium en Machines Hydrauliques (ANDRITZ HYDRO Canada, GE Renewable Energy, VOITH Hydro, EDF et Hydro-Québec) ont décidé d'entreprendre le projet Tr-FRANCIS dont l'objectif est d'étudier les interactions fluide-structure lors des démarrages ou de l'opération en régime sans charge d'une turbine Francis. Ce projet précompétitif, subventionné aussi par InnovÉE, devrait permettre aux partenaires industriels d'optimiser la conception et l'opération des turbines Francis pour en accroître la flexibilité d'exploitation sans pénaliser leur durée de vie.Au travers d'une collaboration entre des chercheurs en hydrodynamique, en interaction fluide-structure et en vibration, l'objectif principal de Tr-FRANCIS est d' :"Identifier, décrire et paramétrer, par le biais de mesures et de simulations, les excitations induites par les écoulements qui influencent la durée de vie des roues de turbines Francis de moyenne chute pendant des séquences de démarrage et le fonctionnement à vide."Les recherches sont centrées autour d'une turbine Francis modèle représentant une turbine de 140 MW. Au travers d'innovations en mesures et en simulations, Tr-FRANCIS livrera un regard unique et nouveau sur les interactions fluide-structures dans le type de turbine le plu