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Auteur Bergant, Anton
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Affiner la rechercheParameters affecting water hammer wave attenuation, shape and timing. Part 1, Mathematical tools / Bergant, Anton in Journal of hydraulic research, Vol. 46 n°3 (2008)
in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp. 373-381
Titre : Parameters affecting water hammer wave attenuation, shape and timing. Part 1, Mathematical tools Titre original : Paramètres affectant l'atténuation, la forme et le retard du coup de bélier. Partie 1, Modèles mathématiques Type de document : texte imprimé Auteurs : Bergant, Anton, Auteur ; Arris S. Tijsseling, Auteur ; Vitkovsky, John P., Auteur Article en page(s) : pp. 373-381 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Air pocket Blockage Cavitation Column separation Fluid-structure interaction Leakage Unsteady friction Viscoelastic behaviour of the pipe-wall Water hammer Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : This two-part paper investigates key parameters that may affect the pressurewaveform predicted by the classical theory ofwater-hammer. Shortcomings in the prediction of pressure wave attenuation, shape and timing originate from violation of assumptions made in the derivation of the classical waterhammer equations. Possible mechanisms that may significantly affect pressure waveforms include unsteady friction, cavitation (including column separation and trapped air pockets), a number of fluid–structure interaction (FSI) effects, viscoelastic behaviour of the pipe-wall material, leakages and blockages. Engineers should be able to identify and evaluate the influence of these mechanisms, because first these are usually not included in standard water-hammer software packages and second these are often “hidden” in practical systems. Part 1 of the two-part paper describes mathematical tools for modelling the aforementioned mechanisms. The method of characteristics transformation of the classical water-hammer equations is used herein as the basic solution tool. In separate additions: a convolution-based unsteady friction model is explicitly incorporated; discrete vapour and gas cavity models allow cavities to form at computational sections; coupled extended water-hammer and steel-hammer equations describe FSI; viscoelastic behaviour of the pipe-wall material is governed by a generalised Kelvin–Voigt model; and blockages and leakages are modelled as end or internal boundary conditions.
Cet article, publié en deux parties, étudie les paramètres clés qui ne sont pas considérés par la théorie classique du coup de bélier et qui peuvent cependant avoir un effet significatif sur la forme de l'onde de pression. Les différences entre les valeurs calculées et observées dans l'atténuation, la forme et le retard de l'onde de pression sont expliquées par ces paramètres. Les ingénieurs devraient être capables d'identifier et évaluer l'influence de ces phénomènes puisque, tout d'abord, ils ne sont généralement pas considérés dans les logiciels commerciaux de calcul du coup de bélier, et, ensuite, ils se manifestent, souvent sous forme "masquée", dans les systèmes réels. Ces phénomènes sont notamment la friction transitoire, la cavitation (y compris la séparation de la colonne et les poches d'air), l'interaction de fluide structure (FSI), le comportement viscoélastique du matériel de la conduite, les fuites et les blocages. La première partie décrit les modèles mathématiques nécessaires pour calculer les effets de ces phénomènes. La méthode de caractéristiques (MOC) est utilisée comme outil base pour la transformation des équations classiques du coup de bélier. Le modèle pour le calcul de la friction transitoire, basé sur l'opération de circonvolution, y est explicitement incorporé. Les modèles discrets de cavité de vapeur et de gaz permettent de simuler la cavitation aux sections définies. La FSI est décrite par les équations élargies combinées du coup de bélier et du coup d'acier tandis que le comportement viscoélastique du matériel de la conduite est décrit par un modèle généralisé de Kelvin-Voigt. Les fuites et les blocages sont considérés comme condition de frontière d'extrémité ou intérieure.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Parameters affecting water hammer wave attenuation, shape and timing. Part 1, Mathematical tools = Paramètres affectant l'atténuation, la forme et le retard du coup de bélier. Partie 1, Modèles mathématiques [texte imprimé] / Bergant, Anton, Auteur ; Arris S. Tijsseling, Auteur ; Vitkovsky, John P., Auteur . - pp. 373-381.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp. 373-381
Mots-clés : Air pocket Blockage Cavitation Column separation Fluid-structure interaction Leakage Unsteady friction Viscoelastic behaviour of the pipe-wall Water hammer Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : This two-part paper investigates key parameters that may affect the pressurewaveform predicted by the classical theory ofwater-hammer. Shortcomings in the prediction of pressure wave attenuation, shape and timing originate from violation of assumptions made in the derivation of the classical waterhammer equations. Possible mechanisms that may significantly affect pressure waveforms include unsteady friction, cavitation (including column separation and trapped air pockets), a number of fluid–structure interaction (FSI) effects, viscoelastic behaviour of the pipe-wall material, leakages and blockages. Engineers should be able to identify and evaluate the influence of these mechanisms, because first these are usually not included in standard water-hammer software packages and second these are often “hidden” in practical systems. Part 1 of the two-part paper describes mathematical tools for modelling the aforementioned mechanisms. The method of characteristics transformation of the classical water-hammer equations is used herein as the basic solution tool. In separate additions: a convolution-based unsteady friction model is explicitly incorporated; discrete vapour and gas cavity models allow cavities to form at computational sections; coupled extended water-hammer and steel-hammer equations describe FSI; viscoelastic behaviour of the pipe-wall material is governed by a generalised Kelvin–Voigt model; and blockages and leakages are modelled as end or internal boundary conditions.
Cet article, publié en deux parties, étudie les paramètres clés qui ne sont pas considérés par la théorie classique du coup de bélier et qui peuvent cependant avoir un effet significatif sur la forme de l'onde de pression. Les différences entre les valeurs calculées et observées dans l'atténuation, la forme et le retard de l'onde de pression sont expliquées par ces paramètres. Les ingénieurs devraient être capables d'identifier et évaluer l'influence de ces phénomènes puisque, tout d'abord, ils ne sont généralement pas considérés dans les logiciels commerciaux de calcul du coup de bélier, et, ensuite, ils se manifestent, souvent sous forme "masquée", dans les systèmes réels. Ces phénomènes sont notamment la friction transitoire, la cavitation (y compris la séparation de la colonne et les poches d'air), l'interaction de fluide structure (FSI), le comportement viscoélastique du matériel de la conduite, les fuites et les blocages. La première partie décrit les modèles mathématiques nécessaires pour calculer les effets de ces phénomènes. La méthode de caractéristiques (MOC) est utilisée comme outil base pour la transformation des équations classiques du coup de bélier. Le modèle pour le calcul de la friction transitoire, basé sur l'opération de circonvolution, y est explicitement incorporé. Les modèles discrets de cavité de vapeur et de gaz permettent de simuler la cavitation aux sections définies. La FSI est décrite par les équations élargies combinées du coup de bélier et du coup d'acier tandis que le comportement viscoélastique du matériel de la conduite est décrit par un modèle généralisé de Kelvin-Voigt. Les fuites et les blocages sont considérés comme condition de frontière d'extrémité ou intérieure.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp.382-391
Titre : Parameters affecting water hammer wave attenuation, shape and timing. Part 2, Case studies Titre original : Paramètres affectant l'atténuation, la forme et le retard du coup de bélier. Partie 2, Cas d'étude Type de document : texte imprimé Auteurs : Bergant, Anton, Auteur ; Arris S. Tijsseling, Auteur ; Vitkovsky, John P., Auteur Article en page(s) : pp.382-391 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Air pocket Blockage Cavitation Column separation Fluid-structure interaction Leakage Unsteady friction Viscoelastic behaviour of the pipe-wall Water hammer Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : This two-part paper investigates parameters that may significantly affect water-hammer wave attenuation, shape and timing. Possible sources that may affect the waveform predicted by classical water-hammer theory include unsteady friction, cavitation (including column separation and trapped air pockets), a number of fluid–structure interaction effects, viscoelastic behaviour of the pipe-wall material, leakages and blockages. Part 1 of this two-part paper presents the mathematical tools needed to model these sources. Part 2 of the paper presents a number of case studies showing how these modelled sources affect pressure traces in a simple reservoir-pipeline-valve system. Each case study compares the obtained results with the standard (classical) water-hammer model, from which conclusions are drawn concerning the transient behaviour of real systems.
Cet article, publié en deux parties, étudie les paramètres qui peuvent avoir un effet significatif sur l'atténuation, la forme et le retard de la variation de pression pendant un coup de bélier. Les phénomènes non considérés par la théorie classique du coup de bélier qui peuvent modifier la forme d'onde sont notamment la friction transitoire, la cavitation (y compris la séparation de la colonne et les poches d'air), l'interaction entre le fluide et la structure (FSI), le comportement viscoélastique du matériel de la conduite, les fuites et les blocages. La première partie de cet article présente les modèles mathématiques de calcul des effets de ces phénomènes. La deuxième partie présente une étude de cas qui illustre l'effet de ces phénomènes sur la variation de pression dans un système simple, composé d'un réservoir, d'une conduite et d'une valve. Dans l'étude de cas, les résultats obtenus sont comparés avec ceux du modèle classique du coup de bélier. Les conclusions sur le comportement réel des systèmes de conduites pendant le régime transitoire du coup de bélier sont tirées à partir de ces résultats.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Parameters affecting water hammer wave attenuation, shape and timing. Part 2, Case studies = Paramètres affectant l'atténuation, la forme et le retard du coup de bélier. Partie 2, Cas d'étude [texte imprimé] / Bergant, Anton, Auteur ; Arris S. Tijsseling, Auteur ; Vitkovsky, John P., Auteur . - pp.382-391.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp.382-391
Mots-clés : Air pocket Blockage Cavitation Column separation Fluid-structure interaction Leakage Unsteady friction Viscoelastic behaviour of the pipe-wall Water hammer Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : This two-part paper investigates parameters that may significantly affect water-hammer wave attenuation, shape and timing. Possible sources that may affect the waveform predicted by classical water-hammer theory include unsteady friction, cavitation (including column separation and trapped air pockets), a number of fluid–structure interaction effects, viscoelastic behaviour of the pipe-wall material, leakages and blockages. Part 1 of this two-part paper presents the mathematical tools needed to model these sources. Part 2 of the paper presents a number of case studies showing how these modelled sources affect pressure traces in a simple reservoir-pipeline-valve system. Each case study compares the obtained results with the standard (classical) water-hammer model, from which conclusions are drawn concerning the transient behaviour of real systems.
Cet article, publié en deux parties, étudie les paramètres qui peuvent avoir un effet significatif sur l'atténuation, la forme et le retard de la variation de pression pendant un coup de bélier. Les phénomènes non considérés par la théorie classique du coup de bélier qui peuvent modifier la forme d'onde sont notamment la friction transitoire, la cavitation (y compris la séparation de la colonne et les poches d'air), l'interaction entre le fluide et la structure (FSI), le comportement viscoélastique du matériel de la conduite, les fuites et les blocages. La première partie de cet article présente les modèles mathématiques de calcul des effets de ces phénomènes. La deuxième partie présente une étude de cas qui illustre l'effet de ces phénomènes sur la variation de pression dans un système simple, composé d'un réservoir, d'une conduite et d'une valve. Dans l'étude de cas, les résultats obtenus sont comparés avec ceux du modèle classique du coup de bélier. Les conclusions sur le comportement réel des systèmes de conduites pendant le régime transitoire du coup de bélier sont tirées à partir de ces résultats.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in La Houille blanche > N° 3 (Juin 2012) . - pp. 44-50
Titre : Parametric study of water column separation in Francis pump-turbine draft tube Type de document : texte imprimé Auteurs : Nicolet, Christophe, Auteur ; Sébastien Alligne, Auteur ; Bergant, Anton, Auteur Année de publication : 2012 Article en page(s) : pp. 44-50 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Transient analysis Pump-turbine Cavitation Water hammer Hydroacoustic modeling Résumé : The paper presents the modelling, simulation and analysis of the transient behaviour of a 340 MW pump-turbine in case of emergency shutdown in generation mode with particular attention to the possible draft tube water column separation. First, the model of a pumped storage power plant with simplified layout is setup with the EPFL software SIMSEN. This model includes a penstock feeding one 340 MW pump-turbine with the related rotating inertia and a tailrace tunnel. The model of the tailrace tunnel allows for water column separation simulation. Thus, the related SIMSEN model is introduced and validations are briefly presented. Then, the influence of the tailrace tunnel length and diameter on the minimum pressure in the draft tube is investigated through a parametric study first without water column separation model. Finally, the simulation results of the transient behaviour of the pump-turbine with downstream water column separation are presented for different degree of severity triggered by the submergence and the tailrace tunnel dimensions taken as parameters. ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Parametric study of water column separation in Francis pump-turbine draft tube [texte imprimé] / Nicolet, Christophe, Auteur ; Sébastien Alligne, Auteur ; Bergant, Anton, Auteur . - 2012 . - pp. 44-50.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in La Houille blanche > N° 3 (Juin 2012) . - pp. 44-50
Mots-clés : Transient analysis Pump-turbine Cavitation Water hammer Hydroacoustic modeling Résumé : The paper presents the modelling, simulation and analysis of the transient behaviour of a 340 MW pump-turbine in case of emergency shutdown in generation mode with particular attention to the possible draft tube water column separation. First, the model of a pumped storage power plant with simplified layout is setup with the EPFL software SIMSEN. This model includes a penstock feeding one 340 MW pump-turbine with the related rotating inertia and a tailrace tunnel. The model of the tailrace tunnel allows for water column separation simulation. Thus, the related SIMSEN model is introduced and validations are briefly presented. Then, the influence of the tailrace tunnel length and diameter on the minimum pressure in the draft tube is investigated through a parametric study first without water column separation model. Finally, the simulation results of the transient behaviour of the pump-turbine with downstream water column separation are presented for different degree of severity triggered by the submergence and the tailrace tunnel dimensions taken as parameters. ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]
in Journal of hydraulic research > Vol. 44 N°1 (2006) . - 129-137 p.
Titre : Simulation of unsteady flow and runner rotation during shut-down of an axial water turbine Titre original : Simulation d'écoulement et en rotation de la roue pendant l'arrêt d'une turbine à eau axiale Type de document : texte imprimé Auteurs : Kolsek, Tomaz, Auteur ; Duhovnik, Joze, Auteur ; Bergant, Anton, Auteur Article en page(s) : 129-137 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Unsteady flow Water turbine Moving boundairies Transient operating regime Computational fluid dynamics Computational grid Ecoulement instable Turbine de l'eau Boundairies mobiles Régime fonctionnant passager Dynamique liquide informatique Grille informatique Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The paper describes a novel method for prediction of water turbine characteristics during transient operating regimes. It is based on numerical flow simulation with finite volume method. The whole axial turbine flow-passage is considered in the computation. During the observed time interval, the runner grid rotates and both the distributor vanes and runner blades simultaneously change their positions. The rotational speed of the runner is dependent on computed flow field. Rotational speed, axial force and pressure at selected points are predicted and compared to prototype measurement data. Convergence of results has been shown by using better influential computational parameters. The method was applied on an industrial case to show that it is useful for engineering practice.
L'article décrit une nouvelle méthode de prévision des caractéristiques de turbine de l'eau pendant des régimes de fonctionnement passagers. Il est basé sur la simulation numérique d'écoulement avec la méthode finie de volume. Le couler-passage axial de turbine de totalité est considéré dans le calcul. Pendant l'intervalle observé de temps, la grille de coureur tourne et les palettes de distributeur et les lames de coureur changent simultanément leurs positions. La vitesse de rotation du coureur dépend du champ calculé d'écoulement. La vitesse de rotation, la force axiale et la pression aux points choisis sont prévues et comparées aux données de mesure de prototype. La convergence des résultats a été montrée en employant de meilleurs paramètres informatiques influents. La méthode a été appliquée sur un cas industriel pour prouver qu'il est utile pour la pratique en matière de technologie.DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Turbines hydrauliques En ligne : tomaz.kolsek@lecad.uni-lj.si [article] Simulation of unsteady flow and runner rotation during shut-down of an axial water turbine = Simulation d'écoulement et en rotation de la roue pendant l'arrêt d'une turbine à eau axiale [texte imprimé] / Kolsek, Tomaz, Auteur ; Duhovnik, Joze, Auteur ; Bergant, Anton, Auteur . - 129-137 p.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 44 N°1 (2006) . - 129-137 p.
Mots-clés : Unsteady flow Water turbine Moving boundairies Transient operating regime Computational fluid dynamics Computational grid Ecoulement instable Turbine de l'eau Boundairies mobiles Régime fonctionnant passager Dynamique liquide informatique Grille informatique Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The paper describes a novel method for prediction of water turbine characteristics during transient operating regimes. It is based on numerical flow simulation with finite volume method. The whole axial turbine flow-passage is considered in the computation. During the observed time interval, the runner grid rotates and both the distributor vanes and runner blades simultaneously change their positions. The rotational speed of the runner is dependent on computed flow field. Rotational speed, axial force and pressure at selected points are predicted and compared to prototype measurement data. Convergence of results has been shown by using better influential computational parameters. The method was applied on an industrial case to show that it is useful for engineering practice.
L'article décrit une nouvelle méthode de prévision des caractéristiques de turbine de l'eau pendant des régimes de fonctionnement passagers. Il est basé sur la simulation numérique d'écoulement avec la méthode finie de volume. Le couler-passage axial de turbine de totalité est considéré dans le calcul. Pendant l'intervalle observé de temps, la grille de coureur tourne et les palettes de distributeur et les lames de coureur changent simultanément leurs positions. La vitesse de rotation du coureur dépend du champ calculé d'écoulement. La vitesse de rotation, la force axiale et la pression aux points choisis sont prévues et comparées aux données de mesure de prototype. La convergence des résultats a été montrée en employant de meilleurs paramètres informatiques influents. La méthode a été appliquée sur un cas industriel pour prouver qu'il est utile pour la pratique en matière de technologie.DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Turbines hydrauliques En ligne : tomaz.kolsek@lecad.uni-lj.si
