Strömungsverluste von Putzschächten einer Tunnelentwässerung

Ein internationaler Baukonzern beauftragte das Institut zwei verschiedene Fabrikate (Modelle) von Putzschächten (Düker) für die  Tunnelentwässerung eines Straßentunnels hinsichtlich Strömungsverlusten bzw. Erfüllung der maximalen Abflussmenge zu untersuchen und miteinander zu vergleichen.

Bezogen auf die 1-phasigen Berechnungen, ist dem Modell „A“ hinsichtlich des zu erwartenden Druckverlustes der Vorzug zu geben. Die eckigeren Konturen des Modells „B“ führen zu einem erhöhten Strömungswiderstand, jedoch auf einem sehr geringen Niveau.

Strömungsverluste Tunnelentwässerung: Schematischer Aufbau der Tunnelentwässerung
Strömungsverluste Tunnelentwässerung: Schematischer Aufbau der Tunnelentwässerung
Strömungsverluste Tunnelentwässerung: Putzschacht - Düker Modell A
Strömungsverluste Tunnelentwässerung: Putzschacht - Düker Modell A
Strömungsverluste Tunnelentwässerung: Putzschacht - Düker Modell B
Strömungsverluste Tunnelentwässerung: Putzschacht - Düker Modell B
 

Da im Regelfall jedoch nicht davon auszugehen ist, dass die Putzschächte voll mit Wasser gefüllt sind, ist eine 2-phasige Berechnung durchgeführt worden. Das Ergebnis dieser Berechnungen zeigt, dass bei gleichen Randbedingungen (Pegel am Ein- und Austritt) der Putzschacht „B“ ein ca. 6 % größeres Schluckvermögen aufweist.

 

Maximale Abflussmenge erfüllt

Analytische Betrachtungen haben gezeigt, dass die maximale Abflussmenge (100l/s) von beiden Modellen erfüllt wird.

Strömungssimulation Tunnelentwässerung: Modell A – Geschwindigkeitsverteilung
Strömungssimulation Tunnelentwässerung: Modell A – Geschwindigkeitsverteilung
Strömungssimulation Tunnelentwässerung: Modell B – Geschwindigkeitsverteilung
Strömungssimulation Tunnelentwässerung: Modell B – Geschwindigkeitsverteilung