CFD-Analyse der Einlaufbauwerke eines Pumpspeicherkraftwerkes

CFD-Analyse der Einlaufbauwerke eines Pumpspeicherkraftwerkes

3D-Hydraulische Analyse der Einlaufbauwerke eines Pumpspeicherkraftwerkes in Israel

Wirbelströmungen an Einlässen mit geringer Fallhöhe sind ein natürliches Phänomen, aber unter ungünstigen Bedingungen können intensive Wirbel zu Lufteintrag in den Triebwasserweg führen, was wiederum die Effizienz von Turbinen und Pumpen herabsetzen kann und somit die Gefahr von Kavitation birgt.

Daher muss die optimale Einlaufgestaltung des untersuchten neuen und einzigartigen Wasserkraftwerks das Risiko von Wirbelbildung mit den Baukosten in Einklang bringen. Bei diesem Projekt entschied sich der Kunde, die Strömungsverhältnisse nicht mit hydraulischen Labortests zu analysieren, sondern Numerische Strömungsmechanik (oder englisch: Computational Fluid Dynamics – CFD) anzuwenden.

Die vorliegenden CFD-Arbeiten für den unteren und oberen Manara-Stausee wurden parallel durchgeführt und umfassten eine schrittweise Änderung des Einlaufdesigns auf der Grundlage von Modellierungsergebnissen und eine eingehende Untersuchung der Wirbelstärke bei der optimierten Auslegung.

Der Umfang der Arbeiten umfasste:

 

  • Komplette Modellierungsarbeiten zur Analyse des Designs der Einlaufbauwerke und zur Optimierung der Einlassgeometrie;
  • Qualitative Bewertung von Strömungsmustern mit Identifizierung des Optimierungspotentials;
  • Geometrieoptimierung der Seitenwände und der Pfeilernase, einschließlich gerader und abgerundeter Ausrichtung der Seitenwände;
  • Identifizierung der Reservoirpegel mit den kritischsten verwirbelten Strömungsbedingungen und detaillierte Bewertung unter Anwendung verfeinerter Berechnungsnetze, quantitativer Kriterien und Wirbelklassifizierung.

Basierend auf den vorliegenden Ergebnissen für das optimierte Design der Einlaufbauwerke sind während des Pumpen- und Turbinenbetriebs keine Luftporenbildner-Wirbel zu erwarten.

Fakten zum Projekt

Kunde: Ellomay Capital Ltd.

Dienstleistungen:

  • Computational Fluid Dynamics (CFD)-Studie der Strömungssituation im Hinblick auf Einlasswirbel und Lufteindringungsrisiko
  • Konstruktive Optimierung der Einlaufstruktur
  • Detaillierte Analyse des optimierten Einlassdesigns
  • Obere und untere Reservoireinläufe untersucht
  • CFD-Analyse integriert in die Konstruktion im Bauwesen, Maschinenbau und Elektrotechnik

 

Projektzeitraum: 2018

Standort: Israel

Rudolf Faber
Project Manager, Hydro Consulting, Hydropower

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Raimund Mollner
Hydrology, GIS, Ground Water

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