The blade of a hydraulic turbine is crucial in energy conversion, so during its design and redesign, any geometric disturbance that affects the interaction with the fluid and the efficiency of the turbine should be avoided. Various blade reconstruction techniques exist, such as stacking cross-sections over flow lines of the hydraulic channel of the runner. However, these techniques often distribute the sections non-uniformly along the blade span, resulting in surfaces with low uniformity and continuity, especially in twisted and bent blades. To address this, researchers increase the number of cross-sections, also increasing the parameters and points defining each section, complicating hydrodynamic optimization and numerical machining of the runner. This research proposes a blade reconstruction methodology using the minimum number of orthogonal cross-sections and points per section possible, distributed evenly along the blade span to generate smooth and continuous surfaces. Computational algorithms were employed to obtain Input/Output files processable by CAD programs, with reduced and structured data containing numerical models of the reconstructed blade with different levels of adjustment. Each model was subjected to CFD tests using a verified and validated numerical model of a Francis GAMM turbine. The results showed that the reconstructed blade achieved a high degree of smoothness and continuity without altering the flow quality, and its performance values were very close to those of the original blade.
El álabe de una turbina hidráulica es crucial en la conversión de energía, por lo que durante su diseño y rediseño se debe evitar cualquier perturbación geométrica que afecte la interacción con el fluido y la eficiencia de la turbina. Existen diversas técnicas de reconstrucción de álabes, como el apilamiento de secciones transversales sobre líneas de flujo del canal hidráulico del rodete. Sin embargo, estas técnicas suelen distribuir las secciones de manera no equidistante a lo largo de la envergadura del álabe, lo que resulta en superficies con baja uniformidad y continuidad, especialmente en álabes torcidos y flexionados. Para resolver esto, los investigadores aumentan el número de secciones transversales, incrementando también los parámetros y puntos que definen cada sección, lo cual complica la optimización hidrodinámica y el mecanizado numérico del rodete. Esta investigación propone una metodología de reconstrucción de álabes utilizando el menor número de secciones transversales ortogonales y puntos por sección posible, distribuidos equidistantemente a lo largo de la envergadura del álabe para generar superficies suaves y continuas. Para ello, se emplearon algoritmos computacionales para obtener archivos de Entrada/Salida procesables por programas CAD, con datos reducidos y estructurados que contenían modelos numéricos del álabe reconstruido con distintos niveles de ajuste. Cada modelo se sometió a pruebas DFC utilizando un modelo numérico verificado y validado de una turbina Francis GAMM. Los resultados mostraron que el álabe reconstruido logró un alto grado de suavidad y continuidad sin alterar la calidad del flujo, y sus valores de rendimiento fueron muy cercanos a los del álabe original.
