Sborník příspěvků 2012 - Katedra hydromeliorací a krajinného ...

Katedra hydromeliorací a krajinného inženýrství, FSv ČVUT v PrazeVODA A KRAJINA 2012VÝMĚNA VODY VE VODOJEMECH – POROVNÁNÍ RŮZNÝCH SMĚRŮ VTOKU DONÁDRŽEWATER EXCHANGE IN WATER TANKS – COMPARISON OF DIFFERENT INLET DIRECTIONSFilip Horký 1AbstractWater tanks are an integral part of every water supply system. Although these objects are usuallyused for short-term accumulation of water, they represent points in the distribution network with adominant risk of deterioration of water quality [1]. There is a danger of organic contamination causedby airborne fallout which is enhanced by a faster release of water disinfectant [2]. Water tanks alsoleads to an unequal exchange of water with the possible occurrence of dead zones [3], [4].This paper deals with the exchange of water in the selected water tank. Specifically is solved theeffect of an inflow direction to flow, residence time and the occurrence of passive zones of water inthe tank. The rating is based on the results of the CFD 3D mathematical model of the tank, which wassolved in the ANSYS Fluent 12.1. The research was provided at the Department of Sanitary andEcological Engineering CTU in Prague.KeywordsWater tank, CFD modelling, water exchange, water flow, dead zones1 ÚVODVodojem je základní prvek vodárenského sytému, který slouží pro krátkodobou akumulaci vody.Z hlediska rizik zhoršení jakosti dopravované pitné vody vodovodem zaujímá vodojem zpravidladominantní postavení z celého vodovodu. Jde totiž o jediné místo v tlakové síti s otevřenou vodníhladinou s nebezpečím organické kontaminace způsobené vzdušným spadem přes nedostatečnězabezpečenou ventilaci nebo přes manipulační vstupy [1]. Navíc dochází k rychlejšímu uvolňovánídezinfekčního činidla z vody, a tím k zhoršení zdravotního zabezpečení vody [2]. V případě, je-liobjem akumulačních nádrží předimenzovaný nebo je-li výměna vody nerovnoměrná, může dojít kneúměrnému časovému zdržení vody a výskytu mrtvých zón v nádrži [3], [4]. Příspěvek se zabývávýměnou vody ve vybraném vodojemu. Konkrétně je hodnocen vliv směru vtoku do nádrže na způsobprůtoku, dobu zdržení a výskyt pasivních oblastí proudění vody v nádrži. Hodnocení je provedeno nazákladě výsledků matematického 3D modelu nádrže, který byl řešen v programu ANSYS Fluent 12.1.2 METODIKAHodnocení hydraulických vlastností vodojemu je zaměřeno na způsob proudění a zdržení vodyv jednotlivých místech akumulační nádrže v závislosti na směru vtoku do nádrže. Hodnocení byloprovedeno pomocí matematického modelu akumulační nádrže vybraného vodojemu. Posuzovanývodojem je krabicový, dvoukomorový o objemu 2 x 8000 m 3 . Vzhledem k osové symetrii bylahodnocena pouze jedna akumulační nádrž. Rozsah modelované oblasti je tvořen vnitřním prostoremnádrže o objemu 8000 m 3 (délka 44,5 m x šířka 33,9 m x 7,4 m) mezi vtokem DN600 a odtokemDN800. Model nádrže vodojemu je v reálném měřítku 1:1. K vytvoření geometrické struktury avýpočtové mřížky byl použit program GAMBIT. Pro výpočty byla použita nestrukturovaná hybridnívýpočetní mřížka, která se skládá ze čtverců a trojúhelníků. Jako výchozí tvar byl zvolen čtverec ostraně 10 cm (obr. 1). Výpočetní buňky jsou tvořeny trojbokými jehlany. Souhrnné informaceo výpočetní mřížce jsou uvedeny v tabulce (tab. 1).1Filip horký, Ing., ČVUT v Praze, Fakulta stavební, Katedra zdravotního a ekologického inženýrství,Thákurova7, 166 29 Praha 6, email: filip.horky@fsv.cvut.cz91