211 |
Étude multi-échelle des déterminants des patrons de structuration et de dynamique spatiale de populations de coléoptères carabiques dans les agroécosystèmes / Multi-scale study of the determinants of spatial structuration and dynamic patterns of carabid populations in agroecosystemsMarrec, Ronan 27 November 2014 (has links)
Dans ce travail de thèse nous avons cherché à déterminer (i) les facteurs structurants des populations des carabiques dominants dans les paysages agricoles et (ii) leur(s) échelle(s) spatiale(s) et temporelle(s) d'influence, afin d'inférer des processus individuels et populationnels impliqués dans le maintien des espèces, en réponse à l'hétérogénéité spatiotemporelle des agroécosystèmes. Notre étude a été réalisée dans trois régions agricoles de l'ouest de la France, contrastées selon leur degré d'intensification agricole, en utilisant des échantillonnages basés sur des pots-pièges et des tentes à émergence et réalisés à plusieurs périodes de l'année.Une des principales originalités de ce travail est d'avoir caractérisé les agroécosystèmes à différentes échelles, tant (i) spatiales : le patch d'habitat, le paysage, la région ; que (ii) temporelles, en considérant à la fois l'environnement présent et celui de l'année précédente. De plus, nous avons essentiellement caractérisé l'influence de la dynamique des habitats sur les dynamiques de distribution et d'abondance et la dispersion des populations de carabiques.Notre étude a abouti à trois résultats majeurs. (1) La dynamique spatiale des espèces de carabiques étudiées est fortement influencée par les types d'habitats et leur instabilité temporelle à différentes échelles spatiales. Nous avons en effet mis en avant l'importance de l'hétérogénéité temporelle des paysages agricoles sur la dynamique spatiale des populations carabiques utilisant la matrice agricole. (2) La dispersion et les mouvements entre parcelles sont une condition importante du succès de ces espèces dans les paysages agricoles et semblent être principalement induits par les rotations de cultures. (3) Du fait de grandes tailles de populations et d'une dispersion efficace importante, la structuration spatiale et génétique des populations reste faible à l'échelle des paysages agricoles. / Carabid beetles (Coleoptera: Carabidae) play an important role in agriculture as natural enemies of pests. The development and application of practical techniques for managing their populations is a central challenge for sustainable agriculture and depends on detailed knowledge of the ecology of individual species. However, this information is relatively scant for even the most common species of interest in agricultural landscapes. Both agricultural practices and landscape structure have been shown to affect carabid distribution and abundance. In particular, crop rotation and associated mechanical practices affect arthropod abundance either directly, through mortality and emigration, or indirectly, by affecting local microhabitat conditions. Consequently, distribution shifts are expected to occur in response to the temporal instability of annual crops.The aim of this study was to determine (i) factors which structure populations of dominant carabid beetles over agricultural landscapes and (ii) their spatial and temporal scales of influence, in order to infer individual and population processes involved in species maintain, in response to agroecosystems' spatiotemporal heterogeneity. Surveys were conducted in three agricultural areas of western France contrasted in their degree of agricultural intensification, using both pitfall and emergence traps located within fields of the dominant crops and their immediate environment (field margins). At the field scale, we found that: (i) the studied carabid species used crop and non-crop habitats differently during the reproductive period and while overwintering and exhibited different strategies of habitat use; (ii) carabids were more active-abundant within oilseed rape fields than in other types of habitats; (iii) important distribution shifts were observed among habitat patches depending on habitat type and season.At the landscape scale, we found that: (i) landscape composition in both the current and previous years influenced carabid activity-density and distribution at different spatial scales; (ii) non-monotonous landscape effects on carabids were observed, which indicate the importance of considering contrasted landscapes to correctly explore the effect of landscape variables; (iii) Poecilus cupreus populations were structured spatially and genetically at very large spatial scales; (iv) male-biased dispersal was suggested in this species.Overall, results suggest that inter-field movements and active habitat selection rather than differences in survival rates determine distribution and abundance dynamics of dominant carabid species in agricultural landscapes. In addition, data suggest that redistributions mainly occur before overwintering likely in response to autumn cultural practices. High dispersal abilities are key traits for species maintain in highly instable environments, such as agricultural landscapes, and are highly selected in carabid species communities.
|
212 |
Transport turbulent et néoclassique de quantité de mouvement toroïdale dans les plasmas de tokamakAbiteboul, Jérémie 30 October 2012 (has links)
L'objectif de la fusion par confinement magnétique, et notamment du tokamak, est de produire de l'énergie à partir des réactions de fusion nucléaire, dans un plasma à faible densité et haute température. Expérimentalement, une amélioration de la performance des tokamaks a été observée en présence de rotation toroïdale. Or, les sources extérieurs de quantité de mouvement seront très limitées dans les futurs tokamaks, et notamment ITER. Une compréhension de la physique de la génération intrinsèque de rotation toroïdale permettrait donc de prédire les profils de rotation dans les expériences futures. Parmi les mécanismes envisagés, on s'intéresse ici à la génération de rotation par la turbulence, qui domine le transport de la chaleur dans les tokamaks. Les plasmas de fusion étant faiblement collisionnels, la modélisation de cette turbulence suppose un modèle cinétique décrivant la fonction de distribution des particules dans l'espace des phases à six dimensions (position et vitesse). Cependant, ce modèle peut être réduit à cinq dimensions pour des fréquences inférieures à la fréquence cyclotronique des particules. Le modèle gyrocinétique qui découle de cette approximation est alors accessible avec les ressources numériques actuelles. Les travaux présentés portent sur l'étude du transport de quantité de mouvement toroïdale dans les plasmas de tokamak, dans le cadre du modèle gyrocinétique. Dans un premier temps, nous montrons que ce modèle réduit permet une description précise du transport de quantité de mouvement en dérivant une équation locale de conservation. Cette équation est vérifiée numériquement à l'aide du code gyrocinétique GYSELA. / The goal of magnetic confinement devices such as tokamaks is to produce energy from nuclear fusion reactions in plasmas at low densities and high temperatures. Experimentally, toroidal flows have been found to significantly improve the energy confinement, and therefore the performance of the machine. As extrinsic momentum sources will be limited in future fusion devices such as ITER, an understanding of the physics of toroidal momentum transport and the generation of intrinsic toroidal rotation in tokamaks would be an important step in order to predict the rotation profile in experiments. Among the mechanisms expected to contribute to the generation of toroidal rotation is the transport of momentum by electrostatic turbulence, which governs heat transport in tokamaks. Due to the low collisionality of the plasma, kinetic modeling is mandatory for the study of tokamak turbulence. In principle, this implies the modeling of a six-dimensional distribution function representing the density of particles in position and velocity phase-space, which can be reduced to five dimensions when considering only frequencies below the particle cyclotron frequency. This approximation, relevant for the study of turbulence in tokamaks, leads to the so-called gyrokinetic model and brings the computational cost of the model within the presently available numerical resources. In this work, we study the transport of toroidal momentum in tokamaks in the framework of the gyrokinetic model.
|
213 |
Gyrokinetic simulations of turbulent impurity transport in tokamaks / Simulations gyrocinétiques du transport turbulent d'impuretés dans les tokamaksManas, Pierre 09 October 2015 (has links)
La compréhension du transport d'impuretés dans le coeur des plasmas de tokamaks est un enjeu principal de la fusion par confinement magnétique. En effet les impuretés sont omni-présentes dans les tokamaks et leur présence dans le coeur a des effets négatifs sur le confinement du plasma (dilution, rayonnement). Récemment une attention particulière s'est portée sur le flux convectif turbulent dû au gradient de rotation toroïdale pour expliquer les profils plat/creux d'impuretés observés expérimentalement dans le coeur du plasma. Dans cette thèse une approche numérique a été adoptée avec l'utilisation entre autres de codes tels que NEO pour le transport néoclassique et GKW pour le transport turbulent, tout les deux incluant l'effet de la rotation toroïdale. Une comparaison du facteur de piquage du carbone (R/LnC) mesuré expérimentalement (dans le tokamak européen JET) et obtenu numériquement est faite pour un grand nombre de plasma en mode H (mode de confinement amélioré). La comparaison entre les mesures expérimentales de R/LnC et les résultats numériques donne lieu à deux constats. Premièrement la partie convective du flux correspondant au gradient de rotation toroïdale a un impact important sur R/LnC et principalement à valeurs élevées de ce gradient. Deuxièmement les simulations surestiment ce piquage dans le coeur du plasma où les profils expérimentaux sont creux. Ce désaccord, observé à haute collisionalité uniquement, est également obtenu pour le transport de moment ce qui pourrait être la signature d'un méchanisme de brisure de symmétrie (important pour le transport d'impureté et de moment) manquant. / Understanding impurity transport in the core of tokamak plasmas is central to achieving controlled fusion. Indeed impurities are ubiquitous in these devices and their presence in the core are detrimental to plasma confinement (fuel dilution, Bremsstrahlung). Recently, specific attention was given to the convective mechanism related to the gradient of the toroidal rotation to explain experimental flat/hollow impurity profiles in the plasma core. In this thesis, up-to-date modelling tools (NEO for neoclassical transport and GKW for turbulent transport) including the impact of toroidal rotation are used to study both the neoclassical and turbulent contributions to impurity fluxes. A comparison of the experimental and modelled carbon density peaking factor (R/LnC) is performed for a large number of baseline and hybrid H-mode plasmas (increased confinement regimes) with modest to high toroidal rotation from the European tokamak JET. Confrontation of experimental and modelled carbon peaking factor yields two main results. First roto-diffusion is found to have a nonnegligible impact on the carbon peaking factor at high values of the toroidal rotation frequency gradient. Second, there is a tendency to overpredict the experimental R/LnC in the core inner region where the carbon density profiles are hollow. This disagreement between experimental and modelled R/LnC, closely related to the collisionality, is also observed for the momentum transport channel which hints at a common parallel symmetry breaking mechanism lacking in the simulations.
|
214 |
Stability of Planetary RotationChan, Ngai Ham 04 June 2016 (has links)
This thesis focuses on the long-term rotational stability of the Earth and terrestrial planets. One important class of perturbation is a reorientation of the solid planet with respect to a rotation pole that remains fixed in an inertial frame. These motions are driven by mass redistribution within or on the surface of the planet (e.g. glaciation, mantle convective flow). Long-term changes in the orientation of the rotation pole are called True Polar Wander (TPW). / Earth and Planetary Sciences
|
215 |
Effet des particules rapides sur la rotation des plasmas de Tokamak sans injection de moment angulaire extérieur / Plasma Rotation Study in Tore Supra Radio Frequency Heated Plasmas.Chouli, Billal 16 December 2014 (has links)
En présence de rotation toroïdale, une amélioration de la stabilité et des performances du plasma ont été observées. Or les sources extérieures de moment angulaire seront très limitées pour les futurs tokamaks, et notamment pour ITER. Par conséquent, il apparait capital d'investiguer les différents mécanismes de génération intrinsèque de rotation toroïdale, afin de prédire les profils de rotation dans les machines à venir. D'intrigantes observations de rotation intrinsèque sont faites dans de nombreuses machines, pour des décharges plasma en présence de chauffage à la fréquence hybride basse et cyclotronique ionique. Les profils de vitesse observés sont dans la direction parallèle au courant plasma (co-courant) mais aussi dans la direction opposée au courant plasma (contre-courant). Ceci a suscité un effort important de la communauté scientifique pour la compréhension des mécanismes à l'origine des observations expérimentales. Néanmoins, à ce jour, l'ensemble des interprétations proposées n'offrent pas une vision claire des mécanismes en jeu. Le travail réalisé dans cette thèse, s'inscrit dans cette problématique et concerne plus précisément le tokamak Tore Supra, dont le chauffage dominant est assuré par les ondes radiofréquences. / Toroidal flows are found to improve the performance of the magnetic confinement devices with increase of the plasma stability and confinement. In ITER or future reactors, the torque from NBI should be less important than in present-day tokamaks. Consequently, it is of interest to study other intrinsic mechanisms that can give rise to plasma rotation in order to predict the rotation profile in experiments. Intriguing observations of plasmas rotation have been made in radio frequency (RF) heated plasmas with little or no external momentum injection. Toroidal rotation in both the direction of the plasma current (co-current) and in the opposite direction (counter-current) has been observed depending on the heating schemes and plasma performance. In Tore Supra, most observations in L-mode plasmas have been in the counter-current direction. However, in this thesis, we show that in lower hybrid current drive (LHCD), the core toroidal rotation increment is in co- or counter-current direction depending on the plasma current amplitude. At low plasma current the rotation change is in the co-current direction while at high plasma current, the change is in the counter-current direction. In both low and high plasma current cases, rotation increments are found to increase linearly with the injected LH power. Several mechanisms in competition which can induce co- or counter-current rotation in Tore Supra LHCD plasmas are investigated and typical order of magnitude are discussed in this thesis.
|
216 |
Explosion asymétrique des supernovae gravitationnelles / Asymmetric explosion of core-collapse supernovaeKazeroni, Rémi 13 October 2016 (has links)
L'explosion en supernova gravitationnelle représente le stade ultime de l'évolution des étoiles massives.La contraction du cœur de fer peut être suivie d'une gigantesque explosion qui donne naissance à une étoile à neutrons.La dynamique multi-dimensionnelle de la région interne, pendant les premières centaines de millisecondes, joue un rôle crucial sur le succès de l'explosion car des instabilités hydrodynamiques sont capables de briser la symétrie sphérique de l'effondrement.Les mouvements transverses et à grande échelle générés par deux instabilités, la convection induite par les neutrinos et l'instabilité du choc d'accrétion stationnaire (SASI),augmentent l'efficacité du chauffage de la matière par les neutrinos au point de déclencher une explosion asymétrique et d'impacter les conditions de naissance de l'étoile à neutrons. Dans cette thèse, les instabilités sont étudiées au moyen de simulations numériques de modèles simplifiés.Ces modèles permettent une vaste exploration de l'espace des paramètres et une meilleure compréhension physique des instabilités, généralement inaccessibles aux modèles réalistes.L'analyse du régime non-linéaire de SASI établit les conditions de formation d'un mode spiral et évalue sa capacité à redistribuer radialement le moment cinétique.L'effet de la rotation sur la dynamique du choc d'accrétion est également pris en compte.Si la rotation est suffisamment rapide, une instabilité de corotation se superpose à SASI et impacte grandement la dynamique.Les simulations permettent de mieux contraindre l'importance des modes non-axisymétriques dans le bilan de moment cinétique de l'effondrement du cœur de fer en étoile à neutrons.SASI pourrait sous certaines conditions accélérer ou ralentir la rotation du pulsar formé dans l'explosion.Enfin, une étude d'un modèle idéalisé de la région de chauffage est menée pour caractériser le déclenchement non-linéaire de la convection par des perturbations telles que celles produites par SASI ou les inhomogénéités de combustion pré-effondrement.L'analyse de la dimensionnalité sur le développement de la convection permet de discuter l'interprétation des modèles globaux et met en évidence les effets bénéfiques de la dynamique tridimensionnelle sur le déclenchement de l'explosion. / A core-collapse supernova represents the ultimate stage of the evolution of massive stars.The iron core contraction may be followed by a gigantic explosion which gives birth to a neutron star.The multidimensional dynamics of the innermost region, during the first hundreds milliseconds, plays a decisive role on the explosion success because hydrodynamical instabilities are able to break the spherical symmetry of the collapse.Large scale transverse motions generated by two instabilities, the neutrino-driven convection and the Standing Accretion Shock Instability (SASI),increase the heating efficiency up to the point of launching an asymmetric explosion and influencing the birth properties of the neutron star.In this thesis, hydrodynamical instabilities are studied using numerical simulations of simplified models.These models enable a wide exploration of the parameter space and a better physical understanding of the instabilities, generally inaccessible to realistic models.The non-linear regime of SASI is analysed to characterize the conditions under which a spiral mode prevails and to assess its ability to redistribute angular momentum radially.The influence of rotation on the shock dynamics is also addressed.For fast enough rotation rates, a corotation instability overlaps with SASI and greatly impacts the dynamics.The simulations enable to better constrain the effect of non-axisymmetric modes on the angular momentum budget of the iron core collapsing into a neutron star.SASI may under specific conditions spin up or down the pulsar born during the explosion.Finally, an idealised model of the heating region is studied to characterize the non-linear onsetof convection by perturbations such as those produced by SASI or pre-collapse combustion inhomogeneities. The dimensionality issue is examined to stress the beneficial consequences of the three-dimensional dynamics on the onset of the explosion.
|
217 |
Spectroscopie à haute résolution de molécules organiques d'intérêt astrophysique et atmosphérique contenant un ou deux rotateurs internes. / High resolution spectroscopy of organic molecules of astrophysical and atmospheric interest containing one or two internal rotorsJabri, Atef 28 November 2016 (has links)
Durant ma thèse, j'ai étudié cinq molécules d'intérêt astrophysique et atmosphérique en utilisant la spectroscopie à haute résolution dans les régions spectrales microonde, millimétrique et infrarouge lointain. Il s'agit du thioformate de méthyleCH3SCH(O), de sulfure de diméthyle (CH3)2S, de méthacroléine CH3C(CHO)CH2, d'acétate de vinyle CH3C(O)OCHCH2 et d'acétate de butadiènyle CH3C(O)O(CH)3CH2. Tous les spectres de ces molécules étudiées possèdent comme point en commun un mouvement de grande amplitude de rotation interne de un ou deux groupes méthyles CH3 qui aboutit à un dédoublement des raies. Ainsi, une modélisation spectrale spécifique pour chaque molécule est nécessaire afin de reproduire leurs spectres à la précision expérimentale et déterminer un ensemble de paramètres spectroscopiques à trés haute précision.Les molécules de thioformate de méthyle et de sulfure de diméthyle sont potentiellement détectables dans le milieu interstellaire (MIS) étant donné qu'elles sont les analogues soufrés du formiate de méthyle CH3OCH(O) et du diméthyle éther (CH3)2O, deux molécules relativement abondantes dans le MIS. Nous avons effectué pour la première fois une étude spectroscopique complète au laboratoire pour ces molécules, étude qui est indispensable pour fournir aux astrophysiciens des listes de fréquences et d'intensités de raies qui leur permettront dans le futur de détecter ces espèces et d'exploiter les spectres observés dans le MIS avec les radiotélescopes au sol et/ou embarqués. La méthacroléine est l'un des composés de l'oxydation des isoprènes émis dans la troposphère et elle joue un rôle important dans la chimie de l'atmosphère terrestre. Notre travail dans le domaine microonde a permis de mieux comprendre sa structure moléculaire et sa stabilité.Enfin, deux molécules d'esters carboxyliques ont été étudiées pendant ma thèse dans les régions spectrales des microondes comprises entre 2 et 40 GHz. J'ai complété l'étude du spectre microonde de l'acétate de vinyle CH3COOCHCH2 et j'ai étudié pour la première fois le spectre de deux isomères d'acétate de butadiènyle CH3COO (CH)3CH2. Outre que la validation des calculs de chimie quantiques effectués, cette étude a permis une meilleure compréhension de l'évolution des valeurs de barrières de potentielles entravant la rotation interne en fonction de la structure chimique. / During my thesis, I studied five molecules of astrophysical and atmospheric interest using high-resolution spectroscopy in the spectral regions of microwave, millimeterwave and far infrared. These molecules are methyl thioformate CH3SCH(O), dimethyl sulfide(CH3)2S, methacrolein CH3C(CHO)CH2, vinyl acetate CH3C(O)OCHCH2 and butadienylacetate CH3C(O)O(CH)3CH2. All of their spectra have in common a large amplitude motion,the internal rotation of the methyl group(s) CH3 leading to a splitting of the lines. Then, iused a specific theoretical modeling for each molecule in order to reproduce their spectra at experimental accuracy and to determine a set of spectroscopic parameters with very highprecision.Methyl thioformate and dimethyl sulfide are potentially detectable in the interstellar medium(MIS) as they represent the sulfur analogues of methyl formate CH3OCH(O) and dimethylether (CH3)2O, two molecules relatively abundant in the MIS. I performed a complete spectroscopic study in laboratory in order to provide astrophysicists with lists of frequencies and intensities of lines, which enable them to exploit the observed spectra in the MIS.Methacrolein is one of the compounds of the oxidation of isoprene emitted in the troposphereand plays an important role in the chemistry of the earth's atmosphere. Our studies in themicrowave range enables us to better determine its molecular structure which is useful inorder to better understand its stability. Finally, two ester molecules have been studied in the microwave spectral regions between2 and 40 GHz. The study of the microwave spectrum of vinyl acetate CH3COOCHCH2 is completed and the spectrum of two isomers of butadienyl acetate CH3COO(CH)3CH2 is studied for the first time.In addition to the validation of quantum chemistry calculations, this study allowed a better under standing of the evolution of potential barrier values du to internal rotation as a function of chemical structure.
|
218 |
A Comparison of Strength and Resistance Curves for the Internal and External Rotators of the Shoulder.Hannah, Daniel Cason 16 August 2002 (has links) (PDF)
Progressive overload through the range of motion (ROM) is important for proper rehabilitation of muscle strength, yet varies across types of resistance for a given exercise. The purpose of this study was to compare strength curves (SC) for shoulder internal (IR) and external rotation (ER) with resistance curves (RC) for two application angles (A and B) of Thera-Band® resistance to determine which application angle best overloads IR and ER through the ROM. Thirty volunteer subjects participated in this study. SCs were obtained experimentally by measuring maximal isometric torque for IR and ER from 30° to 135°. RCs were calculated using regression equations from the literature. Significant differences (p < 0.05) were found between the SCs and RCs for both application angles during IR and ER. The findings of this study indicate that application angles A and B do not provide optimal loading when performing shoulder IR and ER exercises.
|
219 |
Интегрированная система ротации проектного персонала в активах ПАО «ЛУКОЙЛ» : магистерская диссертация / Integrated system of rotation of project personnel in the assets of PJSC "LUKOIL"Юсупов, И. А., Yusupov, I. A. January 2018 (has links)
Магистерская диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка, приложений. В теоретической части представлены сущность понятия "ротация персонала", "интегрированная система ротации проектного персонала в компаниях", рассмотрен международный опыт формирования системы ротации проектного персонала в компаниях и влияние системы ротации проектного персонала на результаты деятельности компаний. В практической части описывается общая характеристика исследуемого предприятия и деятельность службы управления персоналом, проведен анализ структуры и политики управления персоналом в активах ПАО «ЛУКОЙЛ» и анализ системы ротации. На основе полученных данных разработаны рекомендации по формированию системы ротации проектного персонала в активах ПАО «ЛУКОЙЛ». В заключении подведены итоги в соответствии с поставленными задачами. / The master thesis consists of introduction, two chapters, conclusion, bibliography, appendix. Basic meaning of the “Personnel rotation”, “Integrated rotation system within the Company” and part of the international experience in rotation organization and its impact on Company results are presented in Theoretical part of the Thesis. General characteristics of the Company under the study and its HR department activities, organization structure and internal policies analisys of Lukoil entities HR services with its rotation system analisys are presented in Research part. Recommendations for setting up of Lukoil project personnel rotation were developed on the base of research results. Summarizing of the results are in conclusion.
|
220 |
Experimental Investigation on Heat Transfer and Pressure Loss Characteristics of Rotating Rectangular and Annular DuctsLee, Jin Woo 20 September 2022 (has links)
In a gas turbine, a small portion of air is bled from the compressor to provide cooling to keep the turbine at a safe operating temperature. The air flows through several passages in between where the components of the turbine are assembled. In this study, the heat transfer and pressure loss characteristics of two of these passages are investigated experimentally. The first of the two passages investigated is the passage in between the turbine blade root and disc. This passage has a unique geometry resembling an S-shape. The heat transfer and pressure loss characteristic of this passages in not well documented. For this study, a model of the realistic S-shaped passage has been made. In addition, a simplified rectangular duct with hydraulic diameter similar to that of the realistic S-shaped passage was constructed along with three other rectangular passages at aspect ratios, 17.33, 8.81, 3.93, and 2.02. This study aims to determine if rectangular duct correlations are valid for the realistic S-shaped model. Specifically, flow in low Reynolds number ranges of less than 3000 are of interest. With the effect or rotation and aspect ratio being of primary concern in the study, an experimental rig was constructed to measure the heat transfer and pressure loss in these models. The experiments were conducted with both clockwise and counterclockwise rotation to account for the passage on the pressure side and suction side of the passage.
The centerline Nusselt number distribution measured to check if the flow was fully developed. The effect of rotation caused swirling, increasing the entrance length in the duct and also enhanced heat transfer. The rotation also enhanced the heat transfer in the fully developed region. The fully developed experimental data for the simplified rectangular ducts showed good correlation with that of literature. However, the realistic S-shaped duct showed lower heat transfer values than the simplified rectangular ducts. Still, the effect of rotation is seen enhancing the rotation inf the realistic S-shaped duct. Additionally, the friction factor which was measured using the cross-sectional average static pressure showed similar results for the realistic S-shaped duct and the simplified rectangular duct.
The passage between turbine disc bore and shaft is modeled as an annular duct with inner surface rotation. Flow in the turbulent region is studied and the test sections are made to have short length to hydraulic dimeter ratios. Along the centerline, the onset of Taylor vortices can be seen enhancing the Nusselt number in regions where the flow should be fully developed. This effect can also be seen enhancing the heat transfer in the fully developed region. The presence of Taylor vortices also adds resistance increasing the pressure loss across the duct. / Master of Science / Industrial gas turbines are designed to have an optimum overall pressure ratio for target temperatures rise. The demand for higher efficiency and power continues to push the operating pressure and temperature. Air systems is the flow network to provide necessary cooling to keep the machinery at a safe operating temperature.
In this study, two passages of the air system in the turbine are of interest. The passage between turbine blade root and disc, and the passage between the turbine disc and shaft. The effect of rotation on the flow through the two passages are of primary interest with focus on heat transfer and pressure loss characteristics. This experimental study presents unique results as a realistic model of the passage which resembles an S-shape was constructed and tested. The passage in between the turbine disc and shaft forms a rotating annular passage. There is limited data available representing the realistic geometrical shape of the annular passage under rotation. Therefore, the present study aims to present data for more realistic geometry and operating conditions. In addition, simplified rectangular ducts and annular ducts are also tested for comparison purpose.
The results of the study showed that the rotation does provide a significant increase in heat transfer and pressure loss in experiment modeling the passage between the turbine blade root and disc. Comparing the realistic S-shape passage and the rectangular passage with similar aspect ratio, the realistic S-shape passage showed less heat transfer and less sensitivity to the effect of rotation. The pressure loss characteristics on the other hand proved to be very similar. For the experiments modeling the passage between turbine disc and shaft, the effect of rotation once again showed to increase the heat transfer and pressure loss. The effect is more prominent when there is less axial flow.
|
Page generated in 0.0965 seconds