کاهش ابعاد ناحیه جدایش جریان در آبگیر 90 درجه با ایجاد زبری و اختلاف تراز ورودی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

2 دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

3 استادیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جهرم

4 استادیار، گروه مهندسی علوم آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

چکیده

بررسی الگو و ساختار جریان در بسیاری از سازه های هیدرولیکی از جمله آبگیر‌‌ها بسیار ضروری است‌، زیرا میزان دبی جریان و رسوب ورودی به آبگیر تا حد زیادی به خصوصیات این الگو بستگی دارد. در آبگیر جانبی بخاطر وجود گرادیان فشار جانبی و نیروهای برشی و جانب مرکز، جریان ثانویه ای ایجاد شده که مکانیسم تشکیل آن شبیه جریان ثانویه در قوس‌ها می‌باشد. جداشدگی جریان در دیواره بالادست کانال آبگیر از جمله مشکلاتی است که همواره در آبگیرها وجود داشته و باعث ایجاد ناحیه‌ای با جریان گردابه ای در ورودی آبگیر می‌شود. این ناحیه عرض مؤثر جریان عبوری و راندمان آبگیری را کاهش و رسوبگذاری در دهانه آبگیر را افزایش می‌دهد. بنابراین اقداماتی جهت کاهش ابعاد ناحیه جداشدگی جریان در آبگیرها حائز اهمیت است. در این پژوهش، با تغییر زبری در دیواره ورودی آبگیر و تغییر تراز کف آبگیر، تاثیر آنها بر ناحیه‌ی جدایش جریان بررسی شده است. بدین منظور، ۴ دبی، 7 زبری و 3 اختلاف تراز متفاوت و جمعا 84 آزمایش، انجام شده است. تنها با افزایش زبری دیواره‌ی کانال آبگیر در ورودی آن، ابعاد ناحیه‌ی جدایش جریان تا 38٪ کاهش یافت. در هر زبری، با ایجاد دراپ، ضمن افزایش نسبت دبی، ابعاد ناحیه‌ی جدایش جریان کاهش یافت به‌طوری که در حالت بهینه، در زبری 0.032 و دراپ 10 سانتی‌متری ابعاد ناحیه جدایش جریان تا 41% کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها


Abbasi, A., Ghodsian, M., Habibi, M. and Salehi Neishabouri, S. A. (2004). Experimental investigation on dimensions of flow separation zone at lateral intake entrance, Pajouhesh and Sazandegi, 62, 38-44. (In Persian)
Abolghasemi, M. (2014). The effect of intake angle on flow and sediment transfer pattern around turnout opening in sinous river. J. hydraulics, 3, 29-43. (In Persian)
Chow V.T (1959). Open channel hydraulics. McGraw Hill Publications. 680P.
Heidari Rad, P., Kamanbedast, A., Heidarnejad, M., Masjedi, A. and Hasonizadeh, H. (2019). The effect of convergence and divergence on flow pattern and sediment transport in lateral intakes using physical and numerical models. J. Ain Shams Eng. doi: 10.1016/j.asej.2019.08.016
Jamshidi, A., Farsadizadeh, D. and Hosseinzadeh Dalir, A. (2016). Variations of flow separation zone at lateral intakes entrance using submerged vanes. J.  Civil Eng. Urbanism., 6(3), 54-63.
Karami, H., Farzin, S., Sadrabadi, M.T. and Moazeni, H. (2017). Simulation of flow pattern at rectangular lateral intake with different dike and submerged vane scenarios. J. Water Science and Eng, 10(3), 246–255.
Karami Moghaddam, K. and Keshavarzi, A. (2007). Investigation of flow structure in lateral intakes 55° and 90°with rounded entrance edge. 03rd National Congress on Civil Engineering. University of Tabriz. (In Persian)
Kasthuri, B. and Pundarikanthan, N.V. (1987). Discussion of Separation zone at open-channel junctions by James L. Best and Ian Reid (November, 1984). J. Hydraulic Eng. 113(4), 543-544.
Keshavarzi, A. and Habibi, L. (2005). Optimizing water intake angle by flow separation analysis. J.   Irrigation and Drain Eng., ASCE, 54(5), 543-552.
Neary, V.S., Sotiropoulos, F., Odgaard, A.J. (1999). Three-dimensional numerical model of lateral-intake in flows. J. Hydraulic Eng., 125(2), 126-140.
Ramamurthy, A.S., Junying, Q. and Diep, V. (2007). Numerical and experimental study of dividing open-channel flows. J. Hydraulic Eng., ASCE, 133(10), 1135-1144.
Rostamabadi, M., Salehi Neyshaboori, A.A. and Montaseri, H. (2009). Numerical simulation of flow pattern around submerged vanes at opening of intake at 180-degree bend to determine the optimum angle and height of the vanes. J. Hydraulics, 3, 37-52. (In Persian).
Saffari, N. and Ghorbani, B. (2016). Experimental study on the effect of divider plates at different angles at lateral intakes efficiency. 15th Iranian Hydraulic Conference, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran. (In Persian)
Serajian, M.T., Kamanbedast, A.A., Masjedi, A., Heidarnejad, M. and Hasonizadeh, H. (2020). Laboratory evaluation of the combined effect of convergence and submerged vanes on lateral Intakes sediment input at 90° river bends. J. Ain Shams Eng. 11(1), 245–252. doi: 10.1016/j.asej.2019.09.008.
Seyedian, S., Karami Moghaddam, K. and Shafai Begestan, M. (2008). Determine the optimal radius in lateral intakes 55° and 90° using variation of flow velocity. 7th Iranian Hydraulic Conference. Power & Water University of Technology (PWUT). (In Persian)