Neste trabalho é realizada a concepção, projeto, construção e ensaio de turbinas de múltiplos discos para a verificação dos principais parâmetros e metodologias utilizadas para o projeto e análise do equipamento, além de estudar formas de otimização do equipamento. Assim, uma turbina de múltiplos discos é construída e testada com diferentes configurações de rotores, em uma bancada experimental construída e dimensionada especialmente para esse fim, além da implementação dos métodos analíticos pesquisados no software Engineering Equation Solver (EES). Assim, uma comparação entre os resultados experimentais obtidos por Rice e os modelos de analíticos disponíveis, mostra que o modelo do fator de atrito (FA) é o que melhor representa a operação do equipamento, além de ser o mais versátil dos métodos testados, permitindo que a turbina seja dimensionada e otimizada para várias configurações de construção. Já os resultados experimentais obtidos com um dos protótipos de turbina construído e operado com ar comprimido, mostram que, com modificações simples da geometria, configuração e acabamento superficial dos discos que compõem o rotor, é possível aumentar a eficiência isentrópica em até 35% em relação a turbina padrão montada com a configuração padrão de rotor (discos lisos), sem acarretar prejuízo em alguns dos principais benefícios da utilização deste tipo de equipamento. Os resultados experimentais obtidos mostram também que a eficiência diminui significativamente com o aumento da folga entre o raio externo do rotor e a parte interna da carcaça. / This work is performed conception, design, construction and testing of multiple-disks turbines (MDTs) for the verification of key parameters and methodologies used for the design and analysis of machine as well as consider ways to equipment optimization. Thus, a multiple-disk turbine is constructed and tested with different impeller configurations, in a test rig especially constructed and dimensioned for this purpose, besides the implementation of the analytical methods in software Engineering Equation Solver (ESS). Thus, a comparison between the experimental results obtained by Rice and analytical models available, shows that the friction factor model (FF) is what best represents the operation of the equipment, and is the most versatile of the tested methods, allowing the turbine is sized and optimized for various building configurations. Since the experimental results obtained with one of the turbine prototypes built and operated with compressed air, show that with simple modifications of geometry, configuration and surface finish of the disks that make up the rotor, it is possible to increase the isentropic efficiency by up to 35% compared the standard turbine rotor mounted with the default configuration (flat disks), without causing damage in some of the major benefits of using this type of equipment. The experimental results also show that efficiency decreases significantly with increasing clearance between the outer radius of the rotor and the internal part of the housing.

Neste trabalho é realizada a concepção, projeto, construção e ensaio de turbinas de múltiplos discos para a verificação dos principais parâmetros e metodologias utilizadas para o projeto e análise do equipamento, além de estudar formas de otimização do equipamento. Assim, uma turbina de múltiplos discos é construída e testada com diferentes configurações de rotores, em uma bancada experimental construída e dimensionada especialmente para esse fim, além da implementação dos métodos analíticos pesquisados no software Engineering Equation Solver (EES). Assim, uma comparação entre os resultados experimentais obtidos por Rice e os modelos de analíticos disponíveis, mostra que o modelo do fator de atrito (FA) é o que melhor representa a operação do equipamento, além de ser o mais versátil dos métodos testados, permitindo que a turbina seja dimensionada e otimizada para várias configurações de construção. Já os resultados experimentais obtidos com um dos protótipos de turbina construído e operado com ar comprimido, mostram que, com modificações simples da geometria, configuração e acabamento superficial dos discos que compõem o rotor, é possível aumentar a eficiência isentrópica em até 35% em relação a turbina padrão montada com a configuração padrão de rotor (discos lisos), sem acarretar prejuízo em alguns dos principais benefícios da utilização deste tipo de equipamento. Os resultados experimentais obtidos mostram também que a eficiência diminui significativamente com o aumento da folga entre o raio externo do rotor e a parte interna da carcaça. / This work is performed conception, design, construction and testing of multiple-disks turbines (MDTs) for the verification of key parameters and methodologies used for the design and analysis of machine as well as consider ways to equipment optimization. Thus, a multiple-disk turbine is constructed and tested with different impeller configurations, in a test rig especially constructed and dimensioned for this purpose, besides the implementation of the analytical methods in software Engineering Equation Solver (ESS). Thus, a comparison between the experimental results obtained by Rice and analytical models available, shows that the friction factor model (FF) is what best represents the operation of the equipment, and is the most versatile of the tested methods, allowing the turbine is sized and optimized for various building configurations. Since the experimental results obtained with one of the turbine prototypes built and operated with compressed air, show that with simple modifications of geometry, configuration and surface finish of the disks that make up the rotor, it is possible to increase the isentropic efficiency by up to 35% compared the standard turbine rotor mounted with the default configuration (flat disks), without causing damage in some of the major benefits of using this type of equipment. The experimental results also show that efficiency decreases significantly with increasing clearance between the outer radius of the rotor and the internal part of the housing.

Neste trabalho é realizada a concepção, projeto, construção e ensaio de turbinas de múltiplos discos para a verificação dos principais parâmetros e metodologias utilizadas para o projeto e análise do equipamento, além de estudar formas de otimização do equipamento. Assim, uma turbina de múltiplos discos é construída e testada com diferentes configurações de rotores, em uma bancada experimental construída e dimensionada especialmente para esse fim, além da implementação dos métodos analíticos pesquisados no software Engineering Equation Solver (EES). Assim, uma comparação entre os resultados experimentais obtidos por Rice e os modelos de analíticos disponíveis, mostra que o modelo do fator de atrito (FA) é o que melhor representa a operação do equipamento, além de ser o mais versátil dos métodos testados, permitindo que a turbina seja dimensionada e otimizada para várias configurações de construção. Já os resultados experimentais obtidos com um dos protótipos de turbina construído e operado com ar comprimido, mostram que, com modificações simples da geometria, configuração e acabamento superficial dos discos que compõem o rotor, é possível aumentar a eficiência isentrópica em até 35% em relação a turbina padrão montada com a configuração padrão de rotor (discos lisos), sem acarretar prejuízo em alguns dos principais benefícios da utilização deste tipo de equipamento. Os resultados experimentais obtidos mostram também que a eficiência diminui significativamente com o aumento da folga entre o raio externo do rotor e a parte interna da carcaça. / This work is performed conception, design, construction and testing of multiple-disks turbines (MDTs) for the verification of key parameters and methodologies used for the design and analysis of machine as well as consider ways to equipment optimization. Thus, a multiple-disk turbine is constructed and tested with different impeller configurations, in a test rig especially constructed and dimensioned for this purpose, besides the implementation of the analytical methods in software Engineering Equation Solver (ESS). Thus, a comparison between the experimental results obtained by Rice and analytical models available, shows that the friction factor model (FF) is what best represents the operation of the equipment, and is the most versatile of the tested methods, allowing the turbine is sized and optimized for various building configurations. Since the experimental results obtained with one of the turbine prototypes built and operated with compressed air, show that with simple modifications of geometry, configuration and surface finish of the disks that make up the rotor, it is possible to increase the isentropic efficiency by up to 35% compared the standard turbine rotor mounted with the default configuration (flat disks), without causing damage in some of the major benefits of using this type of equipment. The experimental results also show that efficiency decreases significantly with increasing clearance between the outer radius of the rotor and the internal part of the housing.

While conventional turbines have been extensively researched and tested, Tesla and boundary layer type turbines have not. In order to construct a dynamometer, thermodynamic flow apparatus and future turbines, we modeled the Tesla turbine using theoretical calculations and preliminary experiments. Thus a series of experiments were run to determine stall torque and maximum run speed for a known pressure range. This data was then applied to modeling formulas to estimate stall torque over an extended range of variables. The data were then used to design an appropriate dynamometer and airflow experiment. The model data also served to estimate various specifications and power output of the future turbine. An Obi Laser SSTG‐001 Tesla turbine was used in the experiments described. Experimental stall torque measurements were conducted in two stages. Shaft speed measurements were taken with an optical laser tachometer and Tesla turbine stall torque was measured using a spring force gauge. Two methods were chosen to model Tesla turbine stall torque: 1) flow over flat plate and 2) free vortex with a sink. A functional dynamometer and thermodynamic apparatus were constructed once the model was confirmed to be within the experimental uncertainty. Results of the experiments show that the experimental turbine at 65 PSI has a speed of approximately 27,000 RPM and a measured stall torque of 0.1279 N‐m. 65 PSI is an important data point because that data set is the cut‐off from laminar to turbulent flow. Thus at 65 PSI, a rejection of the null hypothesis for research question one with respect to the flow over flat plate method can be seen from the data, while the vortex model results in a failure to reject the null hypothesis. In conclusion, the experimental turbine was seen to have a laminar and a turbulent flow regime at different air pressures, rather than the assumed laminar flow regime. As a result of this model work, a new Tesla turbine of different dimensions was designed to adjust for flaws in the experimental turbine. The theoretical stall torque models were then applied to the new Tesla turbine design. Results of the models show that the vortex model sets the upper bound for theoretical stall torque for the new and the flat plate flow model sets the lower bound.

O presente estudo apresenta a análise numérica do escoamento do fluido de trabalho em uma turbina Tesla com rotor estacionário. O estudo de independência de malha prevê o uso de aproximadamente 2 milhões de volumes, com desempenho semelhante ao das malhas mais refinadas, apresentando uma economia significativa de esforço computacional. Três modelos de turbulência da abordagem RANS são aplicados com o objetivo de estabelecer uma metodologia para estudos futuros com dados experimentais. Os diferentes modelos de turbulência fornecem resultados para a predição do torque na turbina, com uma variação abaixo de 1 % entre si. Ar é usado como fluido de trabalho a pressão manométrica de 2,5 bar, alcançando velocidades no entorno de 310 m.s-1 na região da garganta do bocal e na região de jato livre, logo após a descarga do bocal. Essa condição permite afirmar que a turbina funciona na sua condição de máxima vazão, com o número de Mach próximo ao valor unitário, com escoamento compressível A velocidade na região interna entre discos chega a um valor máximo de 100 m.s-1. Na ausência de dados experimentais e de literatura, um estudo paramétrico com diferentes condições de operação da turbina é realizado a fim de verificar a qualidade dos resultados simulados. A vazão mássica é estimada com base na temperatura e pressão do fluido de trabalho, modelado como gás ideal. Os resultados preditos pelo modelo numérico para o torque no rotor é de 2,09 N.m com pressão manométrica de 1,5 bar e vazão mássica de 33,58 g/s, 2,22 N.m com pressão manométrica de 2,0 bar e vazão mássica de 40,29 g/s, e 2,38 N.m com pressão manométrica de 2,5 bar e vazão mássica de 53,73 g/s. A temperatura foi de 300 K mantida constante para as três análises. Para os casos analisados, o número de Mach na garganta do bocal convergente apresentou uma tendência ao valor unitário, variando entre 0,7 a 1, o que sugere que o bocal está trabalhando na sua condição máxima de vazão do fluido de trabalho. / The present study presents the numerical analysis of the working fluid flow in a Tesla turbine with stationary rotor. The mesh independence study predicts the use of approximately 2 million volumes, with similar performance to those most refined meshes, presenting a significant saving of computational effort. Several turbulence models of the RANS approach are applied with the aim of establishing a methodology for future studies with experimental data. The different turbulence models provide very close results for turbine torque prediction, with a variation below 1% between them. Air is used as working fluid at a pressure of 2.5 bar gauge, reaching velocities around 310 m.s-1 in the throat region of the nozzle and in the free jet region, just after the discharge of the nozzle. This condition allows to state that the turbine works in its maximum flow condition, with the Mach number close to unitary value, with a compressible flow The velocity in the inner region between disks reaches 100 m.s-1. In the absence of experimental data and literature, a parametric study with different operating conditions of the turbine is performed in order to verify the quality of the simulated results. The mass flow rate is estimated based on the temperature and pressure of the working fluid, modeled as the ideal gas. The results predicted by the numerical model for the torque in the rotor is 2.09 N.m with gauge pressure of 1.5 bar and a mass flow rate of 33.58 g/s, 2.22 N.m with gauge pressure of 2.0 bar and a mass flow rate of 40.29 g/s, and 2.38 N.m with gauge pressure of 2.5 bar and flow mass of 53.73 g/s. The temperature was 300 K kept constant for all three cases. For the analyzed cases, the Mach number in the throat of the convergent nozzle showed a tendency to the unit value, ranging from 0,7 to 1,0 which suggests that the nozzle is working in its maximum flow condition of the working fluid.

La responsabilité de notre activité dans les récentes et parfois brutales modifications climatiques est avérée. Maîtrise de la demande en énergie et énergies renouvelables apparaissent comme les deux solutions pour remédier à cette catastrophe. Dans ce travail, nous nous intéressons à la cogénération appliquée aux bâtiments résidentiels. Deux zones géographiques sont concernées, l'Afrique de l'Ouest et la France. Il n'existe pas de système de cogénération solaire de très faible puissance (< 10 kWe). La solution envisagée dans ce travail consiste à produire de la chaleur à environ 150 °C et un rendement supérieur à 50 %, de l'utiliser ensuite dans un ORC pour produire électricité et chaleur à basse température. Le système complet doit être résistant et à bas coût. Or pour atteindre ces performances, la concentration solaire est obligatoire. Une partie de ce travail consiste donc au développement d'un panneau à concentration solaire qui répond à ces deux contraintes thermiques, mais aussi au fait d'être robuste, fiable et facilement intégrable à l'enveloppe d'un bâtiment. Dans ce cadre, la technologie cylindro-parabolique a été retenue, adaptée et miniaturisée. En ce qui concerne la partie thermodynamique, le verrou technologique se trouve principalement dans le groupe turboalternateur. L'objet de la seconde partie de cette thèse consiste ainsi à la conception d'un organe de détente également robuste, nécessitant qu'une maintenance simplifiée et réalisable par les équipes de SIREA. La turbine Tesla, brevetée en 1913 par Nikola Tesla, devrait satisfaire à ce cahier des charges. Sa particularité est qu'à l'opposée des autres turbines, son rotor ne possède pas d'aubage, mais seulement des disques parallèles. Son fonctionnement est basé sur l'adhésion du fluide aux surfaces des disques. / The responsibility of our activity in the recent and sometimes brutal climate changes is recognized. Energy demand management and renewable energies appear as two solutions to overcome this disaster. In this work, we focus on combined heat and power applied to residential buildings. Two geographical areas are concerned, West Africa and France. For the moment, no system of very low power (< 10 kWe) solar cogeneration exists. In this work, considered solution consists to produce heat at 150 °C and with an efficiency greater than 50 %, then to use it in an ORC for producing electricity and low temperature heat. The whole system has to be resistant and low-cost. But to reach those performances with solar radiation, concentration is necessary. The first part of this thesis is to elaborate a solar concentrating panel which answer to these two thermal constraints. The new solar panel must be robust, reliable and easily integrable on the building envelope. In this context, parabolic trough is adopted, adapted and miniaturised. Regarding the thermodynamic part, technological lock is found mainly in the turbogenerator. The purpose of the second part of this thesis consists of the design of a an expansion equipement, requiring simplified maintenance and achievable by the team of Sirea. The Tesla turbine, patented in 1913 by Nikola Tesla, should satisfy this specification. Its characteristic is that the opposite other conventional turbines, the rotor is not bladed or vaned, only parallel disks. Fluid exerts shear stress on the disk surfaces resulting in a torque at the shaft.

O presente estudo apresenta a análise numérica do escoamento do fluido de trabalho em uma turbina Tesla com rotor estacionário. O estudo de independência de malha prevê o uso de aproximadamente 2 milhões de volumes, com desempenho semelhante ao das malhas mais refinadas, apresentando uma economia significativa de esforço computacional. Três modelos de turbulência da abordagem RANS são aplicados com o objetivo de estabelecer uma metodologia para estudos futuros com dados experimentais. Os diferentes modelos de turbulência fornecem resultados para a predição do torque na turbina, com uma variação abaixo de 1 % entre si. Ar é usado como fluido de trabalho a pressão manométrica de 2,5 bar, alcançando velocidades no entorno de 310 m.s-1 na região da garganta do bocal e na região de jato livre, logo após a descarga do bocal. Essa condição permite afirmar que a turbina funciona na sua condição de máxima vazão, com o número de Mach próximo ao valor unitário, com escoamento compressível A velocidade na região interna entre discos chega a um valor máximo de 100 m.s-1. Na ausência de dados experimentais e de literatura, um estudo paramétrico com diferentes condições de operação da turbina é realizado a fim de verificar a qualidade dos resultados simulados. A vazão mássica é estimada com base na temperatura e pressão do fluido de trabalho, modelado como gás ideal. Os resultados preditos pelo modelo numérico para o torque no rotor é de 2,09 N.m com pressão manométrica de 1,5 bar e vazão mássica de 33,58 g/s, 2,22 N.m com pressão manométrica de 2,0 bar e vazão mássica de 40,29 g/s, e 2,38 N.m com pressão manométrica de 2,5 bar e vazão mássica de 53,73 g/s. A temperatura foi de 300 K mantida constante para as três análises. Para os casos analisados, o número de Mach na garganta do bocal convergente apresentou uma tendência ao valor unitário, variando entre 0,7 a 1, o que sugere que o bocal está trabalhando na sua condição máxima de vazão do fluido de trabalho. / The present study presents the numerical analysis of the working fluid flow in a Tesla turbine with stationary rotor. The mesh independence study predicts the use of approximately 2 million volumes, with similar performance to those most refined meshes, presenting a significant saving of computational effort. Several turbulence models of the RANS approach are applied with the aim of establishing a methodology for future studies with experimental data. The different turbulence models provide very close results for turbine torque prediction, with a variation below 1% between them. Air is used as working fluid at a pressure of 2.5 bar gauge, reaching velocities around 310 m.s-1 in the throat region of the nozzle and in the free jet region, just after the discharge of the nozzle. This condition allows to state that the turbine works in its maximum flow condition, with the Mach number close to unitary value, with a compressible flow The velocity in the inner region between disks reaches 100 m.s-1. In the absence of experimental data and literature, a parametric study with different operating conditions of the turbine is performed in order to verify the quality of the simulated results. The mass flow rate is estimated based on the temperature and pressure of the working fluid, modeled as the ideal gas. The results predicted by the numerical model for the torque in the rotor is 2.09 N.m with gauge pressure of 1.5 bar and a mass flow rate of 33.58 g/s, 2.22 N.m with gauge pressure of 2.0 bar and a mass flow rate of 40.29 g/s, and 2.38 N.m with gauge pressure of 2.5 bar and flow mass of 53.73 g/s. The temperature was 300 K kept constant for all three cases. For the analyzed cases, the Mach number in the throat of the convergent nozzle showed a tendency to the unit value, ranging from 0,7 to 1,0 which suggests that the nozzle is working in its maximum flow condition of the working fluid.

O presente estudo apresenta a análise numérica do escoamento do fluido de trabalho em uma turbina Tesla com rotor estacionário. O estudo de independência de malha prevê o uso de aproximadamente 2 milhões de volumes, com desempenho semelhante ao das malhas mais refinadas, apresentando uma economia significativa de esforço computacional. Três modelos de turbulência da abordagem RANS são aplicados com o objetivo de estabelecer uma metodologia para estudos futuros com dados experimentais. Os diferentes modelos de turbulência fornecem resultados para a predição do torque na turbina, com uma variação abaixo de 1 % entre si. Ar é usado como fluido de trabalho a pressão manométrica de 2,5 bar, alcançando velocidades no entorno de 310 m.s-1 na região da garganta do bocal e na região de jato livre, logo após a descarga do bocal. Essa condição permite afirmar que a turbina funciona na sua condição de máxima vazão, com o número de Mach próximo ao valor unitário, com escoamento compressível A velocidade na região interna entre discos chega a um valor máximo de 100 m.s-1. Na ausência de dados experimentais e de literatura, um estudo paramétrico com diferentes condições de operação da turbina é realizado a fim de verificar a qualidade dos resultados simulados. A vazão mássica é estimada com base na temperatura e pressão do fluido de trabalho, modelado como gás ideal. Os resultados preditos pelo modelo numérico para o torque no rotor é de 2,09 N.m com pressão manométrica de 1,5 bar e vazão mássica de 33,58 g/s, 2,22 N.m com pressão manométrica de 2,0 bar e vazão mássica de 40,29 g/s, e 2,38 N.m com pressão manométrica de 2,5 bar e vazão mássica de 53,73 g/s. A temperatura foi de 300 K mantida constante para as três análises. Para os casos analisados, o número de Mach na garganta do bocal convergente apresentou uma tendência ao valor unitário, variando entre 0,7 a 1, o que sugere que o bocal está trabalhando na sua condição máxima de vazão do fluido de trabalho. / The present study presents the numerical analysis of the working fluid flow in a Tesla turbine with stationary rotor. The mesh independence study predicts the use of approximately 2 million volumes, with similar performance to those most refined meshes, presenting a significant saving of computational effort. Several turbulence models of the RANS approach are applied with the aim of establishing a methodology for future studies with experimental data. The different turbulence models provide very close results for turbine torque prediction, with a variation below 1% between them. Air is used as working fluid at a pressure of 2.5 bar gauge, reaching velocities around 310 m.s-1 in the throat region of the nozzle and in the free jet region, just after the discharge of the nozzle. This condition allows to state that the turbine works in its maximum flow condition, with the Mach number close to unitary value, with a compressible flow The velocity in the inner region between disks reaches 100 m.s-1. In the absence of experimental data and literature, a parametric study with different operating conditions of the turbine is performed in order to verify the quality of the simulated results. The mass flow rate is estimated based on the temperature and pressure of the working fluid, modeled as the ideal gas. The results predicted by the numerical model for the torque in the rotor is 2.09 N.m with gauge pressure of 1.5 bar and a mass flow rate of 33.58 g/s, 2.22 N.m with gauge pressure of 2.0 bar and a mass flow rate of 40.29 g/s, and 2.38 N.m with gauge pressure of 2.5 bar and flow mass of 53.73 g/s. The temperature was 300 K kept constant for all three cases. For the analyzed cases, the Mach number in the throat of the convergent nozzle showed a tendency to the unit value, ranging from 0,7 to 1,0 which suggests that the nozzle is working in its maximum flow condition of the working fluid.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A presente dissertaÃÃo de mestrado trata do desenvolvimento teÃrico-experimental de um novo modelo da Turbina Tesla, tambÃm conhecida como turbina de discos, em que o foco da pesquisa foi estudar esse dispositivo de propulsÃo visando sua aplicaÃÃo em sistemas de geraÃÃo de energia distribuÃda a partir de fontes renovÃveis de biomassa. Um protÃtipo da turbina foi desenvolvido, em escala de laboratÃrio, para determinar os parÃmetros de projeto atravÃs de estudos teÃrico e experimental, a fim de interpretar os fenÃmenos presentes nos processos internos desse tipo de mÃquina de fluxo. A pesquisa foi direcionada à anÃlise dos efeitos do espaÃamento entre discos sobre o torque e a potÃncia, como uma funÃÃo da camada limite fluidodinÃmica do escoamento, correlacionando os regimes de velocidades de escoamento Ãs propriedades do fluido de trabalho. A metodologia para cÃlculo das eficiÃncias isentrÃpicas e exergÃticas à estabelecida a partir de dados experimentais e da anÃlise teÃrica por simulaÃÃo (apoiada pelo software ANSYS-CFX), a qual determina o perfil de distribuiÃÃo de pressÃo dentro da cÃmara de expansÃo, caracterizando as linhas de escoamento e os gradientes de pressÃo. Complementarmente, uma anÃlise modal dos sinais de vibraÃÃo da turbina foi realizada, estudando o comportamento dinÃmico da estrutura com o propÃsito de detectar as freqÃÃncias naturais e investigando a influÃncia do espaÃamento dos discos sobre o nÃvel de vibraÃÃodesse dispositivo. Este estudo aponta a robustez e a versatilidade operacional desse tipo de turbina, pelo fato dela admitir ampla faixa de rotaÃÃo e por sua fÃcil adaptaÃÃo a geradores comerciais, sugerindo sua aplicaÃÃo em sistemas de geraÃÃo e co-geraÃÃo tanto para o meio rural como para a indÃstria. / The current masterâs dissertation treats the experimental and theoretical development of a new model of Tesla turbine, also known as disk turbine, in which the research focus was to study this propulsion device viewing its application in distributed energy generation systems from biomass renewable resources. A turbineâs prototype was developed, in laboratory scale, to determine the design parameters through the theoretical and experimental studies in order to interpret the phenomena present in the internal processes of this kind of flux machine. The research was directed toward the effect analysis of the gap between disks on the torque and the power, as a function of the flowâs fluidynamic boundary layer, correlating the flow velocity regimes with the working fluid properties. A methodology for isentropic and exergetic efficiency calculation is taken from experimental data and theoretical analyses through simulation (supported by the software ANSYS-CFX), which determines the pressure distribution profile inside the expansion chamber, characterizing flow lines and pressure gradients. Complementarily, a modal analysis of turbineâs vibration signals is performed, studying the dynamic behavior of the structure with the purposes of detecting the natural frequencies and investigating the influence of the diskâs gap on the vibration level of this device. This study points out the robustness and the operational versatility of this kind of turbine by the fact of it allows a wide rotation range and by its easy adaptation to commercial generators, suggesting its application into generation and co-generation systems for the rural area as well as for the industry.

The master thesis deals with the currently used types of water turbines and next part of the thesis deals with the theory of Tesla turbine. The theoretical part discusses water wheels, water turbines with their types and models which are described in the work. The thesis also discusses the construction of the Tesla turbine, its possibilities of using, inside principles and information about Tesla´s patent. The practical part contains the design of the Tesla turbine with modifications for increasing efficiency. The thesis describes production and assembly of turbine and the technology used for production of the turbine. There is also described how the turbine was measured and there are results of measurements of the turbine.