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3D-Strömungssimulation zur Bewertung der Lockströmung eines Umgehungsgerinnes am Hochrheinkraftwerk Ryburg-Schwörstadt

3D-Strömungssimulation zur Bewertung der Lockströmung eines Umgehungsgerinnes am Hochrheinkraftwerk Ryburg-Schwörstadt
Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Mark Musall

Links:
Starttermin:

2006

Endtermin:

Zusatz 2010

Projektlaufzeit:  2006 / Zusatz 2010

Auftraggeber:   Energiedienst Holding AG

Veranlassung / Zielsetzungen:  
Bei der im Jahr 2010 anstehenden Neukonzessionierung des Kraftwerks Ryburg-Schwör¬stadt soll unter anderem ein naturnahes Umgehungsgewässer angelegt werden. Dessen unterer Einstieg ist über der Saugschlauchabdeckung direkt unterstrom des Krafthauses geplant. In Abhängigkeit der Turbinenbeaufschlagung entstehen im Bereich des Saug¬schlauchaustrittes ausgeprägte Verwirbelungen, welche eine Konkurrenzströmung über der Saugschlauchabdeckung initiieren. Zur Analyse des Verhältnisses dieser beiden Strö¬mungen sowie zur Bewertung möglicher bautechnischer Optimierungskonzepte wurde ein 3D-Strömungsmodell erstellt.


Lageskizze und Luftbild des Kraftwerks Ryburg-Schwörstadt

Methoden / Entwicklungen:

  • Durchführung einer Naturmessung zur Kalibrierung des HN-Modells
  • Einsatz eines 3D-HN-Verfahren auf Basis einer Finite-Differenzen-Methode auf einem strukturierten Rechteckgitter
  • 3D-Simulation von Ist-Zustand und Planung
  • Untersuchung verschiedener Geometrievarianten zur Optimierung des Verhältnisses von Konkurrenz- zu Lockströmung im Bereich des unterstromigen Einstiegs in das Umgehungsgerinne

Ergebnis:
Das 3D-HN-Modell konnte für den komplexen Strömungsbereich unterstrom des Krafthauses anhand von eigens dafür durchgeführten Naturmessungen kalibriert werden
Problematische Konkurrenzströmungen im Bereich des Einstiegs des Umgehungs¬gewässers konnten ermittelt werden
Die Lockströmung wurde unter Einsatz des HN-Verfahrens weitgehend optimiert


Dreidimensionale Bauwerksgeometrie sowie berechneter Strömungszustand über der Saugschlauchdecke der ursprünglichen Planung berechnete Turbinenanströmung im ersten Ausgangsentwurf (links) und im Ausführungsvorschlag (rechts)

Veröffentlichung:
Musall M., Oberle P., Fust A., Nestmann F.: 3D-Strömungssimulation zur Bewertung der Lockströmung eines Umgehungsgerinnes am Hochrheinkraftwerk Ryburg-Schwörstadt, eingereicht Zeitschrift Wasserwirtschaft 2007