مدل‏سازی عددی پارامترهای مؤثر بر جریان از روی هواده سرریز‌ شوت و غلظت هوا در پایین‌دست آن

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بیجار، بیجار، ایران

چکیده

برای حفاظت سازه‌های هیدرولیکی نظیر سرریز‌ها، شوت‌ها و تخلیه‏کننده‌های تحتانی در مقابل کاویتاسیون، به‏طور معمول مقداری هوا به جریان در نواحی با شاخص کاویتاسیون کمتر از مقدار بحرانی، اضافه می‌گردد. با استفاده از هوادهنده‌ها می‌توان از فرسایش‌های ناشی از کاویتاسیون بر سطوح سرریز، جلوگیری نمود. معمولاً هوادهنده‌ها روی کف و گاهی بر دیواره‌های جانبی سرریز نصب و باعث جدایی جریان‌های با سرعت بالا از سطح سرریز شده و با وارد کردن مصنوعی هوا به جریان، از فرسایش در مرزهای صلب جلوگیری می‌کنند. بیشتر آزمایش‌های انجام شده ورود و خروج هوا بر غلظت متوسط هوای جریان متمرکز بوده و نیاز به اندازه‌گیری مقدار و نحوه خروج هوا از جریان می‌باشد. لذا در تحقیق حاضر با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی فیشر (2007) جهت شبیه‌سازی عددی جریان عبوری از هواده، به بررسی تغییرات غلظت هوا در طول بستر شوت پرداخته شده است. بدین منظور جهت مدل‌سازی جریان دوفازی هوا–آب از نرم‌افزار FLUENT استفاده شده و طول پرش جت جریان به عنوان عاملی مهم و تأثیرگذار در ورود هوا به جریان ملاک واسنجی قرار گرفته است. با توجه به اهمیت نقطه برخورد جریان به بستر شوت، نقطه مذکور به عنوان مرجع محاسبات در رابطه قرار گرفت. به طور کلی نتایج نشان داد که غلظت هوای بستر پایین‌دست هواده‌ها با افزایش عدد فرود، ارتفاع رمپ، ارتفاع پله و زاویه رمپ افزایش و با افزایش ارتفاع آب بالادست هواده، کاهش می‌یابد و با افزایش شیب شوت ورود هوا به جریان افزایش یافته و تغییرات غلظت هوا کاهش می‌یابد، لذا نیاز به حضور هواده کمتر می‌گردد.

کلیدواژه‌ها