Med fokus på CFD och datadrivna metoder baserade på nya insikter i avbördningsmodellering presenterar Shicheng Li i en ny avhandling, förbättrade metoder för prediktering av utskovsströmningar och förslag på strukturella anpassningar för ökad hydraulisk prestanda. Forskningen består av fem delar. (1) För uppskattning av flöden i en älv upprättas olika maskininlärningsmodeller. Syftet är att få fram korrekta inflödesuppgifter, även på flera dagars sikt. För att bestämma avbördningskapacitet hos utskov utvecklas tre datadrivna modeller vilka ger flödesprognoser som överträffar de som kan fås med empiriska korrelationer. (2) För att förbättra hydrauliska beteenden undersöks flera okonventionella utformningar hos s.k. "stepped spillways. Målet är att ta fram tekniska lösningar för att förbättra energiomvandlingen och minska kavitationsriskerna. (3) För förbättrad modellering av tvåfasströmning upprättas först en s.k. "population balance model" för att ta hänsyn till den evolutionära processen för luftbubblor. Sedan integreras maskininlärningstekniker för felkorrigering. Den resulterande modellen genererar bättre resultat, med 99,6% och 89,6% av predikterad hastighet och luftkoncentration inom 20% felmarginal. (4) För att minska kavitationen används ofta en luftningsramp för att på konstgjord väg få in luft i strömningen. Det utvecklas en maskininlärningsmetod för beräkning av luftningsbehovet. Jämfört med den bästa empiriska formeln förbättrar den föreslagna metoden konditionsindex med 23% samtidigt som felen reduceras med 48%. (5) Med teoretiska grunder behandlas också flera aspekter av fysiska hydrauliska modelleringar, alla med stöd av fältmätningar. För korrekt konvertering av luftflöde i en luftningsramp från modell till prototyp krävs det att vattenhastigheten vid luftningsrampen ska överskrida 7,00–7,50 m/s, eller att Reynolds-talet bör vara högre än 1,58 × 106. Om detta villkor inte uppfylls skulle försök att skala upp luftflödet leda till fel.
Tekniska lösningar för förbättrad hydraulisk prestanda är avgörande för att garantera säker drift av dammanläggningar.
Disputation
Shicheng Li försvarar sin avhandling fredagen den 9 juni kl 10.00 på KTH, lokal D3, Lindstedtsvägen 9.