Investigation de la dynamique couplée fluide-structure lors de régime transitoire de turbines Francis- Tr-FRANCIS

Investigation de la dynamique couplée fluide-structure lors de régime transitoire de turbines Francis- Tr-FRANCIS

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 amplifiés 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 pré-compétitif 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 et en dynamique des structures, les objectifs spécifiques de Tr-FRANCIS sont: – Fournir un cas test conçu pour le développement de méthodes numériques et expérimentales pertinentes pour l’étude des interactions fluide-structures dans les turbines Francis ; – Développer les connaissances des participants et de la communauté sur les interactions fluide-structures lors des démarrages et de l’opération dans des régimes sans charge. Les recherches sont centrées autour d’une turbine Francis modèle représentant une turbine de 140 MW opérée par Hydro-Québec. Le projet est conçu pour fournir des données sur modèle réduit transposables à la machine réelle, autant pour la partie fluide que structure.

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