Numerical modelling of flow through moving water-control gates by vortex method. Part II - calculation result

• Autorzy: Kostecki S. W.

Warianty tytułu

PL

Numeryczne modelowanie przepływu przez ruchome zamknięcia wodne metodą wirów. Część II - wyniki obliczeń numerycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Computational results are presented for uniform approach flow past emergency gate model, placed in a 2-D channel with free water surface, for two cases: (I) fixed gate and (2) gate moving perpendicular to the water flow. The calculations were made in the dimensionless system, for the assumed Reynolds number Re = 10. The velocity field and vorticity field were determined by vortex method. On this basis the pressure distribution profile and hydrodynamic force were determined by means of boundary elements method. The vortex structures and the evolution of vortex shedding are illustrated by velocity field of vortex blobs for both cases - fixed and movable gate. We also presented the distribution of the pressure coefficient alongside the gate edge as well as the derivative lift and drag coefficients. The average force coefficients agree very well with the experimental values. The movement of downward of the gate substantially increases the calculated value of the lift coefficient.

PL

Zaprezentowano wyniki obliczeń numerycznych przepływu równomiernego przez model zamknięcia awaryjnego, umieszczonego w 2-wymiarowym kanale ze swobodną powierzchnią wody, dla dwóch przypadków: (1) zamknięcia nieruchomego i (2) przemieszczającego się w kierunku prostopadłym do kierunku prędkości wody. Obliczenia wykonano w układzie bezwymiarowym dla przyjętej liczby Reynoldsa Re = 10. Pole prędkości i wirowości określane było przez rozwiązanie metody wirów, na ich podstawie wyznaczany był rozkład ciśnienia i siła hydrodynamiczna za pomocą metody elementów brzegowych. Struktury wirowe i ewolucja ścieżki wirowej zostały zilustrowane za pomocą pola prędkości kropel wirowych dla obydwu przypadków - nieruchomego i ruchomego zamknięcia. Przedstawiono również rozkład współczynnika ciśnienia wzdłuż krawędzi zamknięcia oraz wynikające z niego współczynniki siły unoszenia i oporu. Uśredniona wartość tych współczynników pozostaje w dużej zgodności z wynikami badań eksperymentalnych. Ruch zamknięcia ku dołowi istotnie zwiększa obliczoną wartość współczynnika siły unoszenia.

Słowa kluczowe

EN

hydraulic gates; turbulence flow; hydrodynamic force; vortex method; moving boundary

PL

modelowanie numeryczne; hydrodynamika

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 8, no 4
• Strony: 39--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kostecki S. W.

• Wrocław University of Tecnnology, Wybrzeże Wyspiańskiego 25, 50-370 Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1]. AYDIN I., TELCI I., DUNDAR O., Prediction of downpull on closing high head gates, J. Hydraul. Res. IAHR, Vol. 44 (6) (2006) 822-831.
• [2]. BILLETER P. (2000), Flow-Inducted Multiple-Mode Vibrations of Gates with Submerged Discharge, Journal of Fluids and Structures, Vol. 14, pp. 323-338.
• [3]. BILLETER P., (2004), Properties of single shear layer instabilities and vortex-inducted excitation mechanisms of thick plates, Journal of Fluids and Structures, Vol. 19, pp. 335-348.
• [4]. DELANEY N. K., SORENSON N. E., Low-speed drag of cylinders of various shapes. NACA Tech. Note 3038 (1953)
• [5]. GRESHO, Ph. M., SANI, R., On Pressure Boundary Conditions for The Incompressible Navier-Stokes Equations, Int. J. Num. Meth. Fluids, Vol. 7 (1987) 1111-1145.
• [6]. KOSTECKI S., Numerical Determination of the Hydrodynamic Pressure Acting on a Hydraulic Gate, Polish J. of Environ. Stud., Vol. 16 , No 6B (2007) 39-45.
• [7]. KOSTECKI S., Numerical modeling of flow through moving water-control gates by vortex method. Part I - theoretical approach, Archives of Civil and Mechanical Engineering, …
• [8]. NAUDASCHER E., ROCKWELL, D., Flow - Induced Vibratios., An Engineering Guide, A.A.Balkema, 1994.
• [9]. OBASAJU E. D., On the effects of end plateon the mean forces on square sectioned cylinders. Journal Industrial Aerodynamics, Vol.5 (1979) 179.
• [10]. PETERSSON N.A., Stability of Pressure Boundary Conditions for Stokes and Navier- Stokes Equations, J. Comput. Phys., Vol. 172 (2001) 40-70.
• [11]. THANG N.D., Gate Vibrations due to Unstable Flow Separation, J. Hydr. Eng., Vol. 116, No. 3 (1984) 342-361.