Vattensprång
en CFD-ansats
Syftet med detta examensarbete var att utvärdera en CFD-ansats för beräkning av vattensprång. Idag görs det omfattande hydrauliska utredningar, huvudsakligen i form av modellförsök. En del av frågeställningen är vattenvägen nedströms en dammanläggning, där det förekommer vattensprång och energiomvandling. Att ur hydraulisk synpunkt kunna förse anläggningen med effektiv energiomvandling är en viktig fråga rörande dammsäkerheten. Som CFD-program valdes FLUENT. Tre olika turbulensmodeller undersöktes, k- epsilon, realizable k-epsilon och k-omega. Totalt gjordes 9 fall där olika turbulensmodeller, längd på beräkningsområde där nätberoende m.m. testades. För att överhuvudtaget simulera ett vattensprång så behövdes en ?klack? läggas in i slutet på simuleringsområdet. Det här medför att vattensprånget är provocerat fram och inte tillkommit naturligt i simuleringen. Detta, tillsammans med en del fysikaliskt tveksamma beräkningsresultat, gör att det finns en misstanke om ett odefinierat fel i uppsättningen av beräkningarna. Trots ansträngningar har detta misstänkta fel ej kunnat ?avlusats?. Gonzales och Bombardelli (2005) redovisade simuleringar där vattensprång erhölls naturligt. Den modellerade luftinblandningen överskattades markant i jämförelse med samband från litteraturen och uppgick till närmare 20%.För de simuleringar som genomförts här med ett manipulerat vattensprång blev luftinblandningen i genomsnitt ca 60%. Införandet av en klack inverkade på vattennivån efter vattensprånget och därför även på hastigheten. Simulerade hastighetsfördelningar hade dock i de flesta fallen samma form som tillgängliga experimentella observationer.