Beitrag zur mathematisch-physikalischen Modellierung von Freistrahlanlagen für die Gewässerbelüftung

Beitrag zur mathematisch-physikalischen Modellierung von Freistrahlanlagen für die Gewässerbelüftung

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Der Beitrag befasst sich mit der mathematisch-physikalischen Modellierung von Freistrahlanlagen, die zur GewAcsserbelA¼ftung eingesetzt werden. Mit Freistrahlanlagen wird sauerstoffreiches OberflAcchenwasser durch einen im Leitrohr arbeitenden Propeller angesaugt, um als Freistrahl in tiefere Ebenen des GewAcssers geleitet zu werden. Dort kann dann das sauerstoffreiche Wasser aerobe Prozesse unterstA¼tzen. HerkApmmliche Berechnungsgrundlagen von Freistrahlen beziehen sich auf isotherme GewAcsserbedingungen und es ist daher nur die Vorausberechnung einer linearen Freistrahlausbreitung mApglich. Bei nichtisothermen Bedingungen werden fA¼r Freistrahlen auftriebsbedingte Bahnkurven erwartet, die eine BelA¼ftung des Tiefenwassers eines GewAcssers ausschlieAŸen kApnnen. Ziel dieses Beitrages ist, die Modellierung weiter voranzutreiben, um das Risiko beim Betreiben solcher Freistrahlanlagen zu reduzieren. Die Modellierung erfolgt auf der Grundlage der Impulsbilanz, die als Vektorgleichung Aussagen zur Richtung der Freistrahlgeschwindigkeit zulAcsst. Weitere Gleichungen der Kinematik werden mit einbezogen. FA¼r die Bearbeitung der mathematischen Modelle wird ein abschnittsweises Approximationsverfahren unter Einbeziehung von grafischen LApsungen fA¼r jeden Abschnitt mittels der Software MathCad prime 1.0 verwendet. Aœber eine Anzahl von Beispielen werden Bahnkurven des Freistrahls im GewAcsser vorausberechnet. Dabei wird der Neigungswinkel des Leitrohres der Anlage, eine strApmungskinetische Konstante der dynamischen ViskositAct fA¼r die turbulente StrApmung und die Leistung der Anlage variiert. Im Fall der isothermen GewAcsserbedingung liefert die neue Modellkonzeption vergleichbare Ergebnisse wie die Literaturmodelle.Exemplarische Berechnungen von Bahnkurven mit MathCad Die gesamte Modellkonzeption Gln(6) bis (42) ist mit der Software MathCad prime 1.0 in verschiedenen Beispielberechnungen angewendet worden, was im folgendenanbsp;...


Title:Beitrag zur mathematisch-physikalischen Modellierung von Freistrahlanlagen für die Gewässerbelüftung
Author: Bernhard Winter
Publisher:BoD – Books on Demand - 2012-12-21
ISBN-13:

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