Comparative analysis of software systems for hydraulic turbine flow simulation

Abstract

A comprehensive review of modern software complexes used for calculating spatial flow in hydraulic turbine flow parts was conducted. The widely used software system, Ansys, was analyzed. An overview of Ansys was provided, including its history, popularity within the CFD community, key features, and capabilities for analyzing the flow parts of hydraulic turbines. The preprocessing tools, solver parameters, post-processing functions, and visualization capabilities of Ansys were described. The advantages and limitations of using Ansys for calculating spatial flow in hydraulic turbine flow parts were analyzed. The open-source CFD software complex, OpenFOAM, was discussed. The main functions and capabilities of the OpenFOAM program were described. Information about solver libraries, meshing capabilities, advantages, and limitations for analyzing hydraulic turbines was presented, along with insights into the support from the scientific community and resources available to OpenFOAM users. SolidWorks FlowSimulation, which integrates with SolidWorks software, was examined. The unique features of SolidWorks FlowSimulation for analyzing spatial flow in hydraulic turbines were highlighted. The possibilities of CAD integration and the advantages of accurate geometric models were discussed. The capabilities of parametric analysis were explored, and the advantages and limitations of using SolidWorks FlowSimulation for calculating spatial flow in hydraulic turbine flow parts were analyzed. A comparison of the three software complexes was conducted based on their capabilities, ease of use, accuracy, computational resources required, and cost. An assessment of the advantages and disadvantages of each program was provided, along with recommendations for choosing the most suitable program based on specific use cases, objectives, and user requirements. This article serves as a valuable resource for engineers, designers, and researchers seeking insights into the available software systems for analyzing hydraulic turbine flow parts. It enables them to make informed decisions in selecting the most suitable software system based on their specific requirements, ultimately contributing to the optimization of hydraulic turbine performance and efficiency.Проведено комплексний огляд сучасних програмних комплексів, що використовуються для розрахунку просторової течії в проточних частинах гідротурбін. Проаналізовано широко використовувану систему програмного забезпечення Ansys. Виконано огляд даної програми, виділено ключові характеристики та можливості для аналізу проточних частин гідравлічних турбін. Описано інструменти попередньої обробки, параметри розв'язувача, функції постобробки та можливості візуалізації Ansys. Проаналізовано переваги і недоліки використання Ansys для розрахунку просторового потоку в проточних частинах гідравлічних турбін. Розглянуто програмний комплекс CFD з відкритим програмним кодом OpenFOAM. Описано основні функції та можливості програми OpenFOAM. Представлено інформацію про бібліотеки розв'язувачів, можливості сітки, переваги та обмеження для аналізу гідравлічних турбін. Крім того, висвітлюється підтримка наукової спільноти та ресурси, доступні для користувачів OpenFOAM. Розглянуто SolidWorks FlowSimulation, що інтегрується з програмним забезпеченням SolidWorks. Висвітлено унікальні функції SolidWorks FlowSimulation для аналізу просторового потоку в гідравлічних турбінах. Обговорено можливості інтеграції САПР і переваги точних геометричних моделей. Розглянуто можливості параметричного аналізу та проаналізовано переваги й обмеження використання SolidWorks FlowSimulation для розрахунку просторового потоку в проточних частинах гідравлічних турбін. Виконано порівняння трьох програмних комплексів на основі їх можливостей, простоти використання, точності, необхідних обчислювальних ресурсів і вартості. Проведено оцінку переваг та недоліків кожної програми та надано рекомендації щодо вибору найбільш доцільної програми на основі конкретних випадків використання, цілей і вимог користувача.