The BEM-method for fast simulations of transients in hydropower

Research Project, 2022

Blade element momentum theory (BEM) är en metod som länge har varit känd inom vindkraften men ännu inte har använts i vattenkraft. Fördelen med metoden är att turbinen kan modelleras på ett enklare sätt och därmed kräver färre beräkningar och mindre datakraft. I det här projektet ska teorin utvecklas för att kunna användas för att bedöma prestanda och belastning för Kaplanturbiner.

Målet med projektet är att utveckla en metod som gör det möjligt att snabbare  förutsäga den hydrodynamiska prestandan och belastningen i Kaplanturbiner.  Metoden baseras på Blade Element Momentum theory (BEM), men ska anpassas för att kunna användas i Kaplanturbiner. Metoden kan användas för att göra realtidssimuleringar av transienter.

Med BEM-metoden behövs inte heller geometriska representationer av ledskovlarna och löpskenorna i simuleringar, vilket förenklar modellen. Det leder till att beräkningar och de generering av beräkningsnätet som krävs för att göra simuleringar kan utföras mycket snabbare och dessutom samtidigt som upplösningen av stora flödesinstabiliteter kan bevaras. Metoden leder till att det är möjligt att täcka bredare intervall av driftsförhållanden och transient drift. Snabbare resultat kan ge en bättre förståelse för flödets beteende och belastningarna på turbiner under transienter.