Analiza hidrodinamičnih razmer ob zaklopnih zapornicah na bočnem prelivu

Matej Müller (2016) Analiza hidrodinamičnih razmer ob zaklopnih zapornicah na bočnem prelivu. Doktorska disertacija.

Predogled

PDF Prenos (19Mb)

Povzetek

Doktorska disertacija obravnava analizo hidrodinamičnih razmer ob zaklopnih zapornicah na bočnem prelivu, ki se uporabljajo za reguliranje bočnega odliva vode v primeru razbremenjevanja vodotoka ali kanalizacijskega omrežja ali pa za odvzem vode za druge potrebe. Disertacija je bila razdeljena na dva dela: eksperimentalni in numerični del. V sklopu eksperimentalnega dela so bile izvedene meritve pretokov in gladin za 380 variant z različnimi dimenzijami preliva ter različnimi koti odprtja zapornice. Razvita je bila nova enačba za izračun pretočnega koeficienta zaklopne zapornice na bočnem prelivu, ki zajema med drugim tudi vpliv kota odprtja in širine zaklopne zapornice. Opravljene so bile tudi meritve gladin ter meritve hitrostnih polj v različnih horizontalnih in vertikalnih ravninah s t. i. računalniško podprto vizualizacijsko metodo. Iz meritev gladin je bilo možno pokazati, da se kontrakcija curka na robu zapornice spreminja s kotom odprtja, medtem ko so meritve hitrostnih polj pokazale, da ima na pretočnost bočnega preliva z zapornico velik vpliv tudi njena hidrodinamičnost, ki jo v glavnem pogojuje prav položaj zapornice. V sklopu numeričnega dela je bil izdelan 3D numerični model dvofaznega toka, ki uporablja t. i. VOF metodo za določitev medfazne površine. V ta namen je bila uporabljena programska koda OpenFOAM. Obravnavani so bili trije različni modeli turbulence, to so k-ϵ, k-ω SST in LES model turbulence s Smagorinskyjevim podmrežnim modelom. S pomočjo umerjenega 3D numeričnega modela je bil določen tudi vpliv različnih geometrijskih in operativnih parametrov zaklopne zapornice na porazdelitev tlakov po zapornici, ki nastanejo zaradi toka vode. Prav tako so bile izvrednotene rezultante sil zaradi tlakov in torzijski momenti v tečaju zapornice. Dopolnjena pa je bila tudi programska koda OpenFOAM. V sklopu tega je bil izdelan novi solver, poimenovan interWaterFoam, ki omogoča stabilnejše in robustnejše račune z omejevanjem hitrosti v fazi zrak.

Akcije (potrebna je prijava)