AbstractsEngineering

At the intake of hydropower plants, air-core vortex formation is known to cause severe damage. In order to study how to prevent and reduce the origin of the vortex, Vattenfall has built a scale model of the Akkats hydropower plant dam, where scale testing is possible. This thesis work consists of discerning whether Computational Fluid Dynamics (CFD) in terms of solving the Unsteady Reynolds Average Navier-Stokes equations (URANS) can be used as a complement to scale testing. For this work, the RNG k-epsilon turbulence model is chosen, and the flow field is solved with implicit time discretization using a pressure-based solver, for three different inlet flow conditions. Despite significant differences in the inflow of these three cases, the resulting flow fields are surprisingly similar. A main result is that no vortex is formed in any of the cases. The cause of this is discussed, but the number of possible answers is large. The main purpose of the report has therefore become to lay the foundation for further research. Amongst the top priorities in parameters to investigate lies the choice of turbulence model, the surface height, the pressure discretization scheme and to perform calculations on a more expensive mesh. ; Virvlar som uppstår vid intaget i vattenkraftverk kan orsaka stora skador. För att kunna göra studier om hur man bäst motverkar virveln och förhindrar dess uppkomst, har Vattenfall AB byggt en småskalig modell av dammen vid Akkats vattenkraftverk. Det här arbetet behandlar frågeställningen huruvida Computational Fluid Dynamics (CFD) med lösning av ekvationerna för Unsteady Reynolds Average Navier-Stokes (URANS) kan användas som ett komplement till dessa modell-tester. I det här arbetet har turbulensmodellen RNG k−epsilon valts och flödesfältet löses för tre olika tillstånd för flödet vid inloppet, med hjälp av implicit tidsdiskretisering tillsammans med en tryckbaserad ekvationslösare. Trots betydande skillnader för inflödet för dessa tre fall är de resulterande flödesfälten överraskande lika. Ett huvudresultat är att ingen virvel formas för någon av dessa fall. Anledningen till detta har diskuterats, men antalet möjliga anledningar är många. Huvudsyftet med den här rapporten har därför blivit att lägga en grund för framtida efterforskningar på området. Några av de viktigaste parametrarna att undersöka är valet av turbulensmodell, höjden på vattenytan, tryckdiskretiserings-schema samt att genomföra beräkningar för en finare mesh.