Energieverluste an Einlaufrechen von Flusskraftwerken:
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Zürich
VAW
2002
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EIDGENOESSISCHEN TECHNISCHEN HOCHSCHULE ZUERICH MITTEILUNGEN 179
ENERGIEVERLUSTE AN EINLAUFRECHEN VON FLUSSKRAFTWERKEN HUBERT MEUSBURGER
BIBLIOTHEK NC RBAU INBFLLUT RUEF V UND WASSERWIFITSUEHAF! TECHNISCHE
UWVEFISM?- .T C/U-SIADT PETERSEN3TR. T3, 84287 DARWISTADL TEL. 0 8151/16
2143 * FAX: 16 32 43 ZUERICH, 2002 HERAUSGEBER: PROF. DR.-ING. H.-E.
MINOR BIBLIOTHEK WASSER UND UMWELT (TU DARM STADT) INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS VORWORT DANKSAGUNG INHALTSVERZEICHNIS I KURZFASSUNG V
SUMMARY VU RESUME IX 1 EINLEITUNG 1 1.1 PROBLEMSTELLUNG 1 1.2
ZIELSETZUNGEN 2 1.3 GLIEDERUNG DER ARBEIT 3 2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN
UND STAND DES WISSENS 5 2.1 DER RECHEN 5 2.1.1 ZWECK DES RECHENS 5 2.1.2
KONSTRUKTION DES RECHENS 7 2.2 DEFINITION DES ENERGIEVERLUSTES 13 2.2.1
ALLGEMEIN 13 2.2.2 EINLAUFRECHEN 15 2.3 VERLUSTRELEVANTE PARAMETER UND
DEREN AUSLEGUNGSKRITERIEN 20 2.3.1 ALLGEMEINES 20 2.3.2 GEOMETRISCHE
PARAMETER 21 2.3.2.1 RECHENSTABDICKE S 21 2.3.2.2 RECHENSTABLAENGE (. 21
2.3.2.3 LICHTE RECHENSTABWEITE B 22 2.3.2.4 RECHENSTABFORM K F 28
2.3.2.5 VERTIKALE RECHENNEIGUNG A UND A 30 2.3.2.6 VERBAUUNGSGRAD P 30
2.3.3 STROEMUNGSMECHANISCHE PARAMETER 32 2.3.3.1 MITTLERE
ANSTROEMGESCHWINDIGKEIT V R 32 - 2.3.3.2 HORIZONTALER ANSTROEMWINKEL 8 34
2.3.3.3 TURBULENZGRAD TU 37 2.3.3.4 VERLEGUNG V 42 2.4 BEKANNTE FORMELN
ZUR BERECHNUNG DES ENERGIEVERLUSTES AM EINLAUFRECHEN 45 2.4.1 EINLEITUNG
45 2.4.2 KIRSCHMER 45 2.4.3 SPANGLER 46 2.4.4 FELLENIUS & LINDQUIST 48
2.4.5 ESCANDE 49 2.4.6 BEREZINSKI 49 2.4.7 IDEL CIK 50
INHALTSVERZEICHNIS 2.4.8 ZIMMERMANN 51 2.4.9 US BUREAU OF RECLAMATION 52
2.5 VERGLEICHENDE BETRACHTUNGEN UND FOLGERUNGEN 54 2.5.1 ALLGEMEINES 54
2.5.2 FRONTALE ANSTROEMUNG 5=0 55 2.5.3 SCHRAEGE ANSTROEMUNG 8=30 56
2.5.4 VERGLEICH KIRSCHMER UND ZIMMERMANN MIT NATURMESSDATEN 59 2.6
NIEDERDRUCKKRAFTWERKE DER SCHWEIZ 61 2.6.1 ALLGEMEINE KENNDATEN DER
ANLAGEN 61 2.6.2 KENNDATEN DER EINLAUFRECHEN 64 2.6.3 STATISTISCHE
BETRACHTUNGEN 64 2.6.4 VERBAUUNGSCHARAKTERISTIK DER EINLAUFRECHEN 65
2.6.5 MOEGLICHE KORRELATIONEN 66 METHODE DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNG
73 3.1 EINFLUSSGROESSEN 73 3.2 MODELLAEHNLICHKEIT UND MASSSTABSEINFLUESSE
75 3.2.1 MODELLAEHNLICHKEIT 75 3.2.2 MASSSTABSEINFLUESSE 75 3.3
VERSUCHSANLAGE 81 3.3.1 ALLGEMEINES 81 3.3.2 BESCHREIBUNG DER
VERSUCHSANLAGE UND DES RECHENS 81 3.3.2.1 VERSUCHSANLAGE MIT
FREISPIEGELABFLUSS 81 3.3.2.2 VERSUCHSANLAGE MIT DRUCKABFLUSS 82 3.3.2.3
RECHEN 83 3.4 MESSTECHNIK 85 3.4.1 ALLGEMEINES 85 3.4.2 VERSUCHSSTAND
MIT FREISPIEGELABFLUSS 85 3.4.3 VERSUCHSSTAND UNTER DRUCKABFLUSS 86 3.5
RESULTATERMITTLUNG 88 3.5.1 ALLGEMEINES 88 3.5.2 RESULTATERMITTLUNG BEI
FREISPIEGEL- UND DRUCKABFLUSS 89 DARSTELLUNG UND DISKUSSION DER
ERGEBNISSE 93 4.1 EINLEITUNG 93 4.1.1 METHODIK UND PARAMETERVARIATION 93
4.1.2 UNTERSUCHUNG AUF MASSSTABSEINFLUESSE 95 4.2 EINFLUSS DER VERBAUUNG
:. 98 4.2.1 EINLEITUNG 98 4.2.2 ERGEBNISSE 99 4.2.3 VERGLEICH UND
FOLGERUNGEN 100 4.3 EINFLUSS DER HORIZONTALEN SCHRAEGANSTROEMUNG 103 4.3.1
EINLEITUNG 103 4.3.2 ERGEBNISSE 106 4.3.3 VERGLEICH UND FOLGERUNGEN *
110 4.4 EINFLUSS DER VERLEGUNG 115 INHALTSVERZEICHNIS III 4.4.1
EINLEITUNG 115 4.4.1.1 ALLGEMEINES 115 4.4.1.2 DEFINITIONEN 115 4.4.1.3
VERLEGUNGSARTEN 117 4.4.1.4 ZUSAMMENHANG VERBAUUNG * VERLEGUNG *
BLOCKIERUNG 119 4.4.2 ERGEBNISSE 120 4.4.2.1 VERLUSTFAKTOR K V I FUER
VERLEGUNGSARTEN DER GRUPPE 1 125 4.4.2.2 VERLUSTFAKTOR K V 2 FUER
VERLEGUNGSARTEN DER GRUPPE 2 129 4.4.3 VERGLEICH UND FOLGERUNGEN 134 4.5
EINFLUSS DER STROEMUNGSINHOMOGENITAET 135 4.5.1 EINLEITUNG . 135 4.5.1.1
ALLGEMEINES 135 4.5.1.2 IST-SITUATION DER KRAFTWERKE IN DER SCHWEIZ 135
4.5.1.3 MODELLIERUNG UND VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 139 4.5.2 ERGEBNISSE IN
ABHAENGIGKEIT DER TRENNPFEILERFORM 143 4.5.2.1 VERLUSTBEIWERTE 143
4.5.2.2 TURBULENZGRAD 146 4.5.3 ERGEBNISSE IN ABHAENGIGKEIT DER
EINLAUFSOHLENFORM 149 4.5.3.1 VERLUSTBEIWERTE 149 4.5.3.2 TURBULENZGRAD
151 4.5.4 VERGLEICH UND FOLGERUNGEN 156 5 EMPFEHLUNG EINER NEUEN FORMEL
159 5.1 EINLEITUNG 159 5.2 VERLUSTFAKTOREN 161 5.2.1 VERLUSTFAKTOR K P
INFOLGE VERBAUUNG 161 5.2.2 VERLUSTFAKTOR KG INFOLGE HORIZONTALER
SCHRAEGANSTROEMUNG 163 5.2.3 VERLUSTFAKTOR K V INFOLGE RECHENVERLEGUNG 164
5.2.4 VERLUSTFAKTOR K A INFOLGE VERTIKALER RECHENNEIGUNG 169 5.3
WEGLEITUNG FUER DIE BERECHNUNG DES ENERGIEVERLUSTES 170 5.4
BERUECKSICHTIGUNG DER GESCHWINDIGKEITSVERTEILUNG 172 5.5
GUELTIGKEITSBEREICH UND EINSCHRAENKUNGEN 174 5.4.1 GUELTIGKEITSBEREICH 174
5.4.2 EINSCHRAENKUNGEN 175 6 UEBERPRUEFUNG DER NEUEN FORMEL ANHAND EINER
179 NATURMESSUNG 6.1 EINLEITUNG 179 6.2 NATURMESSUNG 179 6.2.1 DAS
KRAFTWERK 179 6.2.2 DURCHFUEHRUNG 181 6.2.2.1 LASTFAELLE 181 6.2.2.2
DATENERFASSUNG 182 6.2.3 ERGEBNISSE 183 6.2.3.1 WASSERSPIEGELLAGE 183
6.2.3.2 GESCHWINDIGKEITSVERTEILUNG 184 6.2.3.3 TURBULENZVERTEILUNG 185
6.2.3.4 DURCHFLUSS 186 INHALTSVERZEICHNIS IV 6.2.3.5 ENERGIEVERLUSTHOEHE
UND VERLUSTBEIWERT 186 6.3 VERGLEICH NATURMESSUNG - NEUE FORMEL 188
6.3.1 ALLGEMEINES 188 6.3.2 ERGEBNISSE UND FOLGERUNGEN 190 6.4
WEGLEITUNG FUER NATURMESSUNGEN 193 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 197 7.1
ZUSAMMENFASSUNG 197 7.1.1 VORBEMERKUNGEN 197 7.1.2 NATURMESSUNGEN 197
7.1.3 HYDRAULISCHE MODELLVERSUCHE 198 7.1.4 FRAGEBOGEN 200 7.2 AUSBLICK
200 8 LITERATURVERZEICHNIS 203 9 SYMBOLVERZEICHNIS 209 ANHANG A
NIEDERDRUCKKRAFT WERKE DER SCHWEIZ AL A.L ALLGEMEINE ANLAGEKENNDATEN AL
A.2 KENNDATEN DER EINLAUFRECHEN UND DER ANSTROEMUNG A4 A.3
VERBAUUNGSCHARAKTERISTIK DER EINLAUFRECHEN A6 B ERGEBNISSE DER
EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNG BL C VERGLEICH NATURMESSUNG - NEUE FORMEL
CL C.L NATURMESSUNG CL C.2 RESULTATE NATURMESSUNG C4 C.2.1
WASSERSPIEGELLAGE C4 C.2.2 GESCHWINDIGKEITSVERTEILUNG C5 C.2.3
TURBULENZVERTEILUNG C8 C.2.4 DURCHFLUSS C9 C.2.5 ENERGIEVERLUSTHOEHE UND
VERLUSTBEIWERT C12
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