3D NUMERISK MODELLERING AV DELER AV VANNVEGEN TIL TONSTAD KRAFTVERK

Abstract

Denne masteroppgåva handlar om bruk av numerisk modellering («Computational Fluid Dynamics», CFD) i høve til sandfang 3 ved Tonstad kraftverk. Oppgåva tek utgangspunkt i geometri og feltmålingar frå sandfanget. For å undersøke kva som kan vere årsaken til at sedimenttransport har skada tilhøyrande turbin, har sandfanget blitt simulert med CFD-programmet STAR-CCM+.Det vert gitt ei innføring i teori om sedimenttransport og hydraulikk. Teori om CFD vert gitt saman med framgangsmåte for oppsett av modellane. Resultata vart vurdert opp mot feltmålingar frå stasjonær vassføring med «Acoustic Doppler Current Profiler» (ADCP), og for fylling av sandfanget i frå trykkmålingar.Dei simulerte resultata stemmer overeins med feltmålingar. Det vert vist at «Reynolds-Averaged Navier?Stokes» (RANS) gjev gode resultat for stasjonær vassføring, men ikkje for svært turbulente områder. Der turbulensen er stor, stemmer simuleringar med «Detached Eddy Simulation» (DES) betre.Ikkje-stasjonær simulering av fylling av sandfanget samstemmer med målingane. Det gjev best resultat om ein legg inn geometrien til heile trykksjakta. Under fylling ser det ut til at det oppstår eit vasstandssprang i sandfanget. Den maksimale farten på vatnet, og skjærspenninga langs botn av sandfanget, gjev eit potensiale for sedimenttransport av partiklar opp mot om lag 41mm. Dette er i rett storleik i høve til skadeomfanget på turbinen.Når luftesjakta er full av vatn, er det framleis att luftlommer oppunder taket i sandfanget. Luftlommene tilsvarar 442m3 luft. Under fylling aukar farten til vatnet lokalt i vassflata.Med dette som grunnlag vert det vist at CFD er eigna som verkty for å dimensjoneresandfang.