Interaction between hydraulic conditions and structures – fluid structure interaction problem solving. A case study of a hydraulic structure

• Autorzy: Twaróg B.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.18.029.8002

Warianty tytułu

PL

Interakcja warunków hydraulicznych oraz konstrukcji – rozwiązywanie problemów FSI na przykładzie obiektu hydrotechnicznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Contemporary analytical and computational techniques enable the researcher to define interaction between varying flow rates, varying volumes of filling water and the deformation and stresses occurring in the structural components of a hydraulic structure. This study aims to describe and create visualisations, under selected operating conditions, of displacements, deformations and stresses of a hydraulic structure resulting from loads generated by hydraulic conditions in standard components of the structure. A sample analysis was carried out for the Niedów earthen dam on the Witka River that failed in 2010 due to a disastrous inflow. The scope of this analysis covers the components of the spillway section: the spillway monolith, the dissipation basin slab and the flip bucket. The results of analytical work and visualisations are shown using the Flow3D software program.

PL

Współczesne techniki analiz i obliczeń pozwalają na określenie wzajemnej interakcji pomiędzy zmienną wielkością przepływu i napełnienia a odkształceniem i naprężeniem, występującymi w elementach konstrukcyjnych obiektu hydrotechnicznego. Tematem proponowanego artykułu, dla wybranych warunków pracy obiektu hydrotechnicznego, jest opis i wizualizacja przemieszczeń, odkształceń oraz naprężeń będących konsekwencją obciążeń generowanych warunkami hydraulicznymi dla typowych elementów obiektu hydrotechnicznego. Przykład analizy został opracowany dla zapory ziemnej Niedów na rzece Witce, która uległa awarii w 2010 roku wskutek katastrofalnego dopływu. Zakres analizy obejmuje elementy sekcji przelewowej: monolit przelewu, płyta niecki wypadowej oraz szykany. Wyniki analiz i wizualizacje są prezentowane z wykorzystaniem oprogramowania Flow3D.

Słowa kluczowe

EN

hydraulic structure; CFD; stress; deformation; displacement; spillway section; disaster; FSI solving

PL

obiekt hydrotechniczny; CFD; naprężenie; odkształcenie; przemieszczenie; sekcja przelewowa; katastrofa; rozwiązywanie FSI

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Technical Transactions
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 115, iss. 2
• Strony: 187--209
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., wz., il.

Twórcy

autor

Twaróg B.

• Institute of Hydraulic Engineering and Water Management, Department of Hydraulic Engineering and Water Management, Faculty of Environmental Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Brebbia C.A., Fluid Structure Interaction V. Wessex Institute of Technology, UK, WITpress, Southhampton, Boston 2009.
• [2] Hammack E. Allen, Fong Moira T., Stockstill Richard L., Calculating Forces on Components of Hydraulic Structure, US Army Corps of Engineers, ERDC/CHL CHETN-IX-21, August 2009.
• [3] Bandringa H., Immersed boundary methods, Institute of Mathematics and Computing Science, University of Groningen, August 2010.
• [4] Peskin Charles S., The immersed boundary method, Acta Numerica, 2002, 479–517c, Cambridge University Press, DOI: 10.1017/S0962492902000077.
• [5] Hou G., Wang Jin, Layton A., Numerical Methods for Fluid-Structure Interaction – A Review, Commun. Comput. Phys., Vol. 12, No. 2, pp. 337-377, August 2012, DOI: 10.4208/cicp.291210.290411s.
• [6] Kostecki S., Rędowicz W., The Washout Mechanism of the Niedów Dam and its Impact on the Parameters of the Flood Wave, Procedia Engineering, 91, Wrocław 2014, 292–297, DOI: 10.1016/j.proeng.2014.12.062.
• [7] Twaróg B., Failure of Dam Niedów in Poland Preliminary Analysis and Conclusions, Flow 3D Americas Users Conference, Canada, Toronto 2014.
• [8] Twaróg B., Katastrofa zapory Niedów – modelowanie z wykorzystaniem FLOW-3D, Wybrane problemy planowania i zarządzania w warunkach kryzysowych, Chapter: II. Wybrane narzędzia wspierające proces podejmowania decyzji (Selected tools supporting the decision-making process), M. Maciejewski, T. Walczykiewicz (eds.), IMGW PIB Poland, 95–106.

Uwagi

EN

Section "Environmental Engineering"

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).