Prüfung gebräuchlicher Berechnungsmethoden von Wehr, Schütz und Feinrechen im Vergleich zur CFD-Simulation

 

Zusammenfassung

Am Institut für Physikalische Prozesstechnik (ipp-htw) an der htw saar wurden zur Bestimmung der Hydrodynamik von Wehren, Schützen und Feinrechen experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Aktuell gebräuchliche Berechnungsmethoden zur Bestimmung von hydrodynamischen Eigenschaften wurden angewandt, um deren Tauglichkeit zu prüfen. Insbesondere bei der Berechnung des Stauverlustes von Feinrechen weisen die aktuellen Berechnungsmethoden erhebliche Differenzen zur Praxis auf. Selbst für den unbelegten Feinrechen ergeben sich oftmals Abweichungen von über 100 Prozent. Dieser Sachverhalt war Motivation, um die hydrodynamischen Eigenschaften im Detail zu charakterisieren. Insgesamt wurden 424 Experimente im Laborgerinne der Fakultät Bauingenieurwesen an der htw saar mit dem Fokus auf Feinrechen unterschiedlicher Ausführung durchgeführt.

Laborgerinne_htwsaar

Schematische Darstellung des Laborgerinnes der htw saar (S6 Tilting Flume)

Bei den Experimenten wurden die für das jeweilige Bauteil bedeutsamen Parameter variiert. Um die Hydrodynamik der verschiedenen Bauwerke vorauszuberechnen, wurde die numerische Strömungssimulation mit dem quelloffenen Softwarepaket OpenFOAM® ausgeführt. Die Ergebnisse der numerischen Simulation wurden den experimentell ermittelten Ergebnissen gegenübergestellt und die Möglichkeit zur Unterstützung der Auslegung diskutiert. Um die Komplexität der numerischen Simulation für den Anwender zu minimieren, wurde eine webbasierte Benutzeroberfläche für den spezifischen Anwendungsfall entwickelt.

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