Page - 841 - in Book of Full Papers - Symposium Hydro Engineering

[3] SHARMA H.R. Air demand for high head gated conduits. PhD thesis, The Norwegian Institute of Technology, Trondheim, 1973. [4] WISNER P. Air entrainment in high speed flows. Proc. 9th ICOLD Congress, Istanbul, 495-507, 1967. [5] LEVIN L. Calcul hydraulique des conduits d’aération des vidanges de fond et dispositifs déversants. La houille blanche, No. 2, 121-127 (in French), 1965. [6] US CORPS OF ENGINEERS (USCE). Air demand – regulated outlet works. Hydraulic design criteria, sheet 050-1/2/3, 211-1/2, 212-1/2, 225-1, 1964. [7] CAMPBELL, F.B. AND GUYTON B. Air demand in gated outlet works. Proc. 5th IAHR Congress, Minnesota, 529-533, 1953. [8] RABBEN, S.L. Untersuchung der Belüftung an Tiefschützen unter besonderer Berücksichtigung von Massstabseffekten. Mitteilung Nr. 53, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, RWTH Aachen (in German), 1984. SUMMARY Bottom outlets (BOs) are a key safety feature of high-head dams. The high- speed free-surface flow in the BO tunnel leads to considerable air entrainment and air transport, resulting in negative pressures in the outlet tunnel. Current knowledge does not allow a coherent design of the air vent needed to mitigate problems due to negative pressures as e.g. gate vibrations and cavitation. Extensive model test conducted in this project showed that: (i) the flow pattern strongly influences the air demand with spray flow resulting in maximal values; (ii) the air demand decreases with increasing air vent loss coefficient, while the air pressure consequently decreases; and (iii) a shorter tunnel length reduces the air demand as air can enter more easily from the downstream end. New prototype data collected in two BOs in Switzerland support these findings. Des vidanges de fond (VF) sont des structures importantes pour des grands barrages. L’écoulement à surface libre à grande vitesse mène à l’entraînement et transport de l’air résultant en pressions négatives dans le conduit. La connaissance actuelle ne permet pas une conception cohérente du conduit d’aération lequel est pourtant nécessaire pour atténuer les problèmes de vibration des vannes et de cavitation. Des expériences extensifs sur modèle à échelle réduite mênés dans ce projet ont montré le suivant : (i) le régime d’écoulement influence fortement la demande d’air avec un maximum pour le régime « spray », (ii) la demande d’air diminue pour une augmentation du coefficient de perte du conduit d’air tandis que par conséquent la pression diminue et (iii) un conduit plus court diminue la demande d’air parce que l’air peux entrer plus facile par la fin du conduit en aval. Les résultats principaux des essais sur modèle à échelle réduite sont soutenus par des nouveaux essais de prototype. 841