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Numerische Strömungssimulation von beckenartigen Fischaufstiegsanlagen - Werkzeug bei der Beurteilung der Durchgängigkeit

Heimerl, Stephan / Hagmeyer, Margit / Echteler, Christof

Abstract

Mit Fischaufstiegsanlagen soll bekanntlich die Durchgängigkeit des Fließgewässers für die aquatische Fauna ermöglicht und gewährleistet werden. Um beurteilen zu können, ob dies sichergestellt ist, sollte man u.a. auch die Strömungsvorgänge darin detailliert kennen. Beobachtungen an Anlagen und dabei insbesondere der sichtbaren Wasseroberfläche lassen lediglich erahnen, was im Becken selbst genau vor sich geht. Die Ingenieurwissenschaften werden seit vielen Jahren durch die Anwendung der numerischen Simulation unterstützt. Vor allem die Modellierung von Fließvorgängen in Strömungsmaschinen kann bereits in Spezialfällen im Entwurfsstadium der Anlagen dazu beitragen, bedeutende Problemstellen zu vermeiden oder zu verbessern. Mit dabei verwendeten Modellierungswerkzeugen wurden im Rahmen eines Forschungsprojektes der EnBW Energie Baden-Württemberg AG (EnBW) in zwei Diplomarbeiten 3D-Strömungssimulationen, vorrangig für den Becken-Schlitz-Pass (BSP), aber auch für klassische Schlitz-Pässe erstellt. Das im ersten Schritt verwendete numerische Rechenmodell konnte leider nicht alle Erwartungen erfüllen. Daher wurde in einer weiteren Untersuchung der Umsetzung der freien Oberfläche durch die Verwendung eines anderen Rechenmodells ein intensives Augenmerk geschenkt, was zu sehr zufrieden stellenden Ergebnissen geführt hat. Die vorgenommenen ausführlichen Parameterstudien haben gezeigt, dass diese zum besseren Verständnis der hydraulischen Randbedingungen in den beckenartigen Fischaufstiegsanlagen äußerst hilfreich sind, um optimale Anlagen bauen zu können. Die numerische Modellierung der beckenartigen Fischaufstiegsanlagen hat einige sehr interessante Erkenntnisse über den tatsächlichen Strömungsverlauf des Wassers durch die Becken ergeben. Diese konnten anhand von Versuchen an bestehenden Anlagen bestätigt werden.