Numerical modelling of flow through moving water-control gates by vortex method. Part II - calculation result

Computational results are presented for uniform approach flow past emergency gate model, placed in a 2-D channel with free water surface, for two cases: (I) fixed gate and (2) gate moving perpendicular to the water flow. The calculations were made in the dimensionless system, for the assumed Reynolds number Re = 10. The velocity field and vorticity field were determined by vortex method. On this basis the pressure distribution profile and hydrodynamic force were determined by means of boundary elements method. The vortex structures and the evolution of vortex shedding are illustrated by velocity field of vortex blobs for both cases - fixed and movable gate. We also presented the distribution of the pressure coefficient alongside the gate edge as well as the derivative lift and drag coefficients. The average force coefficients agree very well with the experimental values. The movement of downward of the gate substantially increases the calculated value of the lift coefficient.

---

Zaprezentowano wyniki obliczeń numerycznych przepływu równomiernego przez model zamknięcia awaryjnego, umieszczonego w 2-wymiarowym kanale ze swobodną powierzchnią wody, dla dwóch przypadków: (1) zamknięcia nieruchomego i (2) przemieszczającego się w kierunku prostopadłym do kierunku prędkości wody. Obliczenia wykonano w układzie bezwymiarowym dla przyjętej liczby Reynoldsa Re = 10. Pole prędkości i wirowości określane było przez rozwiązanie metody wirów, na ich podstawie wyznaczany był rozkład ciśnienia i siła hydrodynamiczna za pomocą metody elementów brzegowych. Struktury wirowe i ewolucja ścieżki wirowej zostały zilustrowane za pomocą pola prędkości kropel wirowych dla obydwu przypadków - nieruchomego i ruchomego zamknięcia. Przedstawiono również rozkład współczynnika ciśnienia wzdłuż krawędzi zamknięcia oraz wynikające z niego współczynniki siły unoszenia i oporu. Uśredniona wartość tych współczynników pozostaje w dużej zgodności z wynikami badań eksperymentalnych. Ruch zamknięcia ku dołowi istotnie zwiększa obliczoną wartość współczynnika siły unoszenia.