Till innehåll på sidan

Numerical simulations of flow discharge and behaviours in spillways

Tid: Må 2021-03-01 kl 13.00

Plats: Videolänk https://kth-se.zoom.us/j/65774256738, Du som saknar dator /datorvana kontakta Anders Ansell anders.ansell@byv.kth.se / Use the e-mail address if you need technical assistance., Stockholm, Stockholm (English)

Ämnesområde: Byggvetenskap, Betongbyggnad

Licentiand: Shicheng Li , Betongbyggnad

Granskare: Associate Professor Sébastien Erpicum, University of Liege, Belgium

Huvudhandledare: Professor Anders Ansell, Betongbyggnad; adj prof James Yang, Betongbyggnad

Abstract

Ett utskov är en viktig komponent i en damm och fungerar som ett skydd mot översvämning. Det avbördar vatten på ett kontrollerat sätt och skyddar dammen från överströmning. Majoriteten av vattenkraftsdammarna byggdes före 1980-talet och många utskov är underdimensionerade i förhållande till de nuvarande riktlinjerna för utformning med avseende på dimensionerande flöden. En annan fråga som uppstår i samband med höga flöden är energiomvandlingskapaciteten. Många befintliga arrangemang för reducering omvandling av vattnets rörelseenergi är otillräckliga eller endast anpassade för det dimensionerande flöde som gällde vid tidpunkten för dammens uppförande. En avbördningsökning kräver i sin tur att energiomvandlingsförmågan förbättras för att uppnå tillräcklig kapacitet eller högre effektivitet. Dessutom är höghastighetsflödet ett stort bekymmer vid utformningen av utskov. Om flödeshastigheten överstiger t.ex. 20 m/s uppstår risk för kavitation i vattenvägar. I Sverige hör många dammar till denna kategori. För att lösa dessa problemställningar behöver en utvärdering av avbördningsanordningar göras. Innovativa tekniska lösningar som syftar till effektiv hantering av flödesenergi och kavitationsreducering, vilka utgör nödvändiga förutsättningar för säker drift av anläggningar.

Denna uppsats presenterar maskininlärningsbaserade metoder för att prognostisera avbördning i dammar. Tre datadrivna modeller har utvecklats för att studera avbördningsegenskaper hos överfallsdammarna. Deras tillförlitlighet valideras genom jämförelse med experimentella och empiriska resultat. Modellerna kan ge noggrann uppskattning, som kan användas som ett tillförlitligt alternativ för bestämning av avbördning. Forskningen fokuserar också på den hydrauliska utformningen av stegade bräddavlopp (s.k. stepped spillway), i syfte att utveckla innovativa tekniska lösningar för att åstadkomma hög energiförlust och minska kavitationsrisker. Flera okonventionella stegformade geometrier föreslås och deras hydrauliska egenskaper undersöks. Denna del syftar till att, via numerisk simulering, ge en inblick i vilka effekter olika steggeometrier har på avbördningshydrauliken, vilken tillhandahåller referens för tekniska applikationer.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-289591