Numerical analysis of convective cooling in hydro generators

Résumé

En raison de la forte demande d’électricité pour le développement rapide de l’industrie et de la consommation civile au cours des dernières décennies, il est nécessaire de produire de l’énergie supplémentaire pour le marché de l’énergie. Dans ce contexte, l’augmentation de la puissance des alternateurs hydroélectriques existants est considérée comme une solution potentielle. Cependant, il n’est pas recommandé de pousser les alternateurs existants à fonctionner à plus haute puissance sans une évaluation précise de l’impact de cette augmentation sur l’intégrité de ces machines. L’un des objectifs d’Hydro-Québec est de développer de nouvelles techniques afin d’identifier la capacité des unités et leur potentiel d’augmentation. À côté des aspects électromagnétiques et structurels, la compréhension de la performance thermique des alternateurs hydroélectriques est un point important qui doit être pris en compte pour atteindre cet objectif. Bien que l’analyse thermique, qui utilise les approches traditionnelles telles que le réseau thermique à paramètres localisés combiné avec les corrélations convectives, a été appliquée avec succès dans la littérature, ces approches contiennent de nombreux inconvénients. Cette thèse se concentre sur la caractérisation de l’écoulement de ventilation et des caractéristiques thermiques d’un modèle à grande échelle hydro-générateur. L’étude a été réalisée en utilisant les simulations numériques d’écoulement des fluides (CFD) avec différents modèles de turbulence en formulation Reynolds-Averaged Navier-Stokes. Les simulations numériques ont été effectuées sur un modèle réduit qui a été construit à l’Institut de Recherche d’Hydro-Québec. D’abord, le modèle mathématique, incluant la dynamique des fluides et les equations de transfert de chaleur, a été présenté. Puis, une revue de la littérature concernant l’application de la dynamique des fluides sur le calcul de ventilation et l’analyse thermique des alternateurs hydroélectriques au cours des 20 dernières années a été presentée. Ensuite, les résultats de simulations numériques obtenus de différents modèles numériques ont été présentés et validés par comparaison avec les données expérimentales disponibles. Pour un certain ensemble de paramètres numériques appropriés, un bon accord entre les résultats prédits par CFD et les données expérimentales a été trouvé.

Date	30 nov. 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Tan Pham (Directeur(-trice)) & Paul Labbé (Codirecteur(-trice))