Modelování proudění na stupňovitých skluzech bezpečnostních přelivů vodních děl

Modelling of flow on stepped chutes of dam emergency spillways

kniha odborná

čeština

Tato publikace shrnuje výsledky fyzikálního a matematického modelování proudění směsi vody a vzduchu na stupňovitých skluzech provedeného autorem v rámci své doktorské dizertační práce [#Spano2007] při zohlednění připomínek vznesených od oponentů a členů komise u obhajoby. Práce je upravena a podstatně doplněna o výsledků následných výzkumů. Ty byly zaměřeny především na fyzikální modelování proudění na stupňovitých skluzech a měření základních vlastností provzdušněného proudu [#Spano2008, #Spano2009, #Spano2007a, #Spano2010, #Spano2010a, #Spano2011]. V práci je proveden teoretický rozbor jevu a detailně popsána konkrétní aplikace modelování na stupňovitém skluzu VD Bystřička. Dosažené výsledky lze zobecnit pro použití při modelování proudění na stupňovitých skluzech i jiných vodních děl. V rámci práce byly navrženy a postaveny model přelivu, spadiště a navazující části skluzu VD Bystřička dle dodané projektové dokumentace v měřítku délek M_{L}=20 a výsekový model téhož skluzu v měřítku délek M_{L}=10. V rámci modelového výzkumu provedeného na těchto modelech byly proměřovány základní charakteristiky proudění směsi vody a vzduchu při definovaných okrajových podmínkách vyplývajících z požadavků převedení návrhových průtoků. Z výsledků měření byly ověřeny předpoklady plynoucí z teoretického rozboru jevu, např. rozdělení rychlostí po průřezu nebo středního stupně provzdušnění podél skluzu. Bylo provedeno srovnání publikovaných mezí režimů proudění s mezemi pozorovanými na modelu. Verifikováno a upraveno bylo doporučení pro stanovení polohy bodu sycení, kde začíná provzdušnění proudu. Výsledky měření na obou modelech skluzu VD Bystřička jsou využity pro zhodnocení vlivu modelového měřítka na měřené veličiny. Součástí prezentovaného modelového výzkumu je i zhodnocení vlivu případných úprav geometrických okrajových podmínek v oblasti přelivu, spadiště a horní části skluzu vedoucích ke zvýšení kapacity bezpečnostního přelivu na proudění na modelovaném skluzu. Naměřená data jsou porovnána s výsledky 2D numerické simulace proudění neprovzdušněného proudu. V rámci diskusí k dosaženým výsledkům jsou uvedeny možnosti zobecnění pro jiné skluzy s podobnými parametry, zejména pak s podobnými podmínkami nátoku na skluz (skluz navazující na spadiště).

This publication summarizes the results of the physical and mathematical modelling of flow of water and air mixture on stepped skluzech carried out by the author in the course of his doctoral thesis [#Spano2007], taking into account the comments made by members of the Commission from the opponents and for the defence. The work is substantially modified and supplemented by the results of subsequent research. They were focused primarily on physical modelling of flow on stepped skluzech and measurement of basic properties of provzdušněného stream [#Spano2008, #Spano2009, #Spano2007a, #Spano2010, #Spano2010a, #Spano2011]. The work is carried out theoretical analysis of phenomenon and detailed specific application modeling on a stepped slip VD Bystřička. The results obtained can be generalized for use when the modelling of flow on stepped skluzech and other water projects. In the context of the work have been designed and built a model of the spillway, spadiště and downstream part slip from that came the VD Bystřička project documentation in the scale lengths of M_ {L} = 20 and cutting model of the same slip in the scale lengths of M_ {L} = 10. In the framework of the research carried out on the model these models were basic characteristics of proměřovány mixture of water and air flow when the defined boundary conditions arising from the requirements of transferring the design flow rate. From the measurement results have been validated assumptions arising from a theoretical analysis of the phenomenon, for example. distribution of velocities after the slicer or moderate aeration along the slip. A comparison was made of the published limits of flow regimes with the limits observed on the model. Verified and adjusted the recommendation has been to determine the position of the point the carbonation where it begins airing in the stream. The results of the measurements on both models slip VD Bystřička are used for the assessment of the impact of the model on the scale of the measurand. Part of the presented model is a research assessment of influence of any adjustments to the geometric boundary conditions in the area of the spillway, spadiště, and the top of the slip, leading to an increase in the capacity of the spillway to flow security to slip that is being modelled. The measured data are compared with the results of numerical simulation of flow in 2D neprovzdušněného stream. In the framework of the discussions, the results achieved are presented options for different generalization chutes with similar parameters, especially those with similar conditions of inlet on the glide (glide downstream of spadiště).

stupňovité skluzy, provzdušněný proud, proudění směsi voda-vzduch, fyzikální modelování

stepped chutes, aerated flow, air-water mixture flow, physical modelling

ŠPANO, M.

31. 8. 2016

VUT v Brně

Brno

978-80-214-5375-3

Modelování proudění na stupňovitých skluzech bezpečnostních přelivů vodních děl

Práce a studie ÚIstavu vodních staveb FAST VUT v Brně

Sešit 15

134