{"id":30169,"date":"2020-08-21T12:54:22","date_gmt":"2020-08-21T12:54:22","guid":{"rendered":"http:\/\/tugraztestweb.asol.at\/gesamtverzeichnis\/unkategorisiert\/hydraulic-investigations-of-a-y-bifurcator\/"},"modified":"2020-08-21T14:55:22","modified_gmt":"2020-08-21T12:55:22","slug":"hydraulic-investigations-of-a-y-bifurcator","status":"publish","type":"product","link":"https:\/\/tugraztestweb.asol.at\/en\/gesamtverzeichnis\/bauingenieurwissenschaften\/hydraulic-investigations-of-a-y-bifurcator\/","title":{"rendered":"Hydraulic Investigations of a Y-bifurcator"},"content":{"rendered":"

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Der Bedarf an elektrischer Energie ist seit den letzten Jahrzehnten stark am Steigen und im Gegensatz dazu, sind die Vorkommen von fossilen Energien begrenzt. Es ist daher notwendig, dass die Menschheit mit erneuerbarer Energie versorgt wird, um damit unseren Wohlstand halten zu k\u00f6nnen. Wasserkraftanlagen – im Besonderen Hochdruckanlagen, stellen einen wesentlichen Teil der erneuerbaren Energien dar und eine effiziente Auslegung der Anlage ist daher w\u00fcnschenswert. Eine Hochdruckanlage besteht generell aus einer Rohrleitung, die einen alpinen Speicher mit den Turbinen im Tal verbindet. Kurz vor den Turbinen wird der Wasserstrom mit Bifurkatoren auf einzelne Rohre aufgeteilt. Ein typischer Bifurkator wurde in dieser Arbeit an Hand eines Modellversuchs und mit numerischen Berechnungen n\u00e4her untersucht. Der Modellversuch besteht aus einem 42\u00b0 Bogen, einem geraden Rohrst\u00fcck und dem anschlie\u00dfenden Y-Bifurkator mit einem Verzweigungswinkel von 40\u00b0. Die Sekund\u00e4rstr\u00f6mung, verursacht durch den Bogen, wurde mit Particle Image Velocimetry (PIV) sichtbar gemacht. Die PIV-Messungen wurden mit nat\u00fcrlichen Schwebstoffpartikeln (Seeding) durchgef\u00fchrt; die Genauigkeit dieser Methode ist dargestellt und zeigt verl\u00e4ssliche Ergebnisse. Der Modellversuch ist nach dem Reynold\u2019schen Gesetz betrieben. Die dadurch bedingten Durchflussraten im Modell sind zu hoch und daher wurde eine Extrapolation mit einem quadratischen Polynom durchgef\u00fchrt, um die hydraulischen Verluste in Abh\u00e4ngigkeit des Durchflusses zu erhalten. Die Ergebnisse der Sekund\u00e4rstr\u00f6mungen und der hydraulischen Verluste sind mit einer numerischen Simulation (Fluent und OpenFoam) nachgerechnet und miteinander verglichen worden (Turbulente kinetische Energie und deren Produktion, Reynolds Spannung etc.). Um eine Verringerung der hydraulischen Verluste zu erreichen, wurde der Bifurkator mit einer Drallstr\u00f6mung beaufschlagt; f\u00fcr eine Durchflussaufteilung konnten dabei geringere Verluste festgestellt werden, als ohne Drallstr\u00f6mung. Eine Drucksto\u00dfberechnung der gesamten Anlage wurde nach dem Charakteristikenverfahren in der Skriptsprache Matlab\/Oktave und TCL\/TK verfasst, um damit den gr\u00f6\u00dften Druck im Bifurkator zu bestimmen. Mit dem berechneten gr\u00f6\u00dften Druck ist eine Dimensionierung des Bifurkators m\u00f6glich. Die Drucksto\u00dfberechnung wurde auch mit dem kommerziellen Programm Wanda verglichen und zeigte \u00fcbereinstimmende Ergebnisse.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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Der Bedarf an elektrischer Energie ist seit den letzten Jahrzehnten stark am Steigen und im Gegensatz dazu, sind die Vorkommen von fossilen Energien begrenzt. Es ist daher notwendig, dass die Menschheit mit erneuerbarer Energie versorgt wird, um damit unseren Wohlstand halten zu k\u00f6nnen. Wasserkraftanlagen – im Besonderen Hochdruckanlagen, stellen einen wesentlichen Teil der erneuerbaren Energien dar und eine effiziente Auslegung der Anlage ist daher w\u00fcnschenswert. Eine Hochdruckanlage besteht generell aus einer Rohrleitung, die einen alpinen Speicher mit den Turbinen im Tal verbindet. Kurz vor den Turbinen wird der Wasserstrom mit Bifurkatoren auf einzelne Rohre aufgeteilt. Ein typischer Bifurkator wurde in dieser Arbeit an Hand eines Modellversuchs und mit numerischen Berechnungen n\u00e4her untersucht. Der Modellversuch besteht aus einem 42\u00b0 Bogen, einem geraden Rohrst\u00fcck und dem anschlie\u00dfenden Y-Bifurkator mit einem Verzweigungswinkel von 40\u00b0. Die Sekund\u00e4rstr\u00f6mung, verursacht durch den Bogen, wurde mit Particle Image Velocimetry (PIV) sichtbar gemacht. Die PIV-Messungen wurden mit nat\u00fcrlichen Schwebstoffpartikeln (Seeding) durchgef\u00fchrt; die Genauigkeit dieser Methode ist dargestellt und zeigt verl\u00e4ssliche Ergebnisse. Der Modellversuch ist nach dem Reynold\u2019schen Gesetz betrieben. Die dadurch bedingten Durchflussraten im Modell sind zu hoch und daher wurde eine Extrapolation mit einem quadratischen Polynom durchgef\u00fchrt, um die hydraulischen Verluste in Abh\u00e4ngigkeit des Durchflusses zu erhalten. Die Ergebnisse der Sekund\u00e4rstr\u00f6mungen und der hydraulischen Verluste sind mit einer numerischen Simulation (Fluent und OpenFoam) nachgerechnet und miteinander verglichen worden (Turbulente kinetische Energie und deren Produktion, Reynolds Spannung etc.). Um eine Verringerung der hydraulischen Verluste zu erreichen, wurde der Bifurkator mit einer Drallstr\u00f6mung beaufschlagt; f\u00fcr eine Durchflussaufteilung konnten dabei geringere Verluste festgestellt werden, als ohne Drallstr\u00f6mung. Eine Drucksto\u00dfberechnung der gesamten Anlage wurde nach dem Charakteristikenverfahren in der Skriptsprache Matlab\/Oktave und TCL\/TK verfasst, um damit den gr\u00f6\u00dften Druck im Bifurkator zu bestimmen. Mit dem berechneten gr\u00f6\u00dften Druck ist eine Dimensionierung des Bifurkators m\u00f6glich. Die Drucksto\u00dfberechnung wurde auch mit dem kommerziellen Programm Wanda verglichen und zeigte \u00fcbereinstimmende Ergebnisse.<\/p>\n","protected":false},"featured_media":39805,"comment_status":"open","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"yoast_head":"\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\n\t\n\n\n\t\n