اصلاح هندسی حوضچه آرامش USBR VI با استفاده از مدل عددی

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری

2 دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس تهران

3 دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه امیرکبیر

چکیده

یکی از مستهلک‌کننده‌های انرژی رایج‌، حوضچه آرامش USBR VI است. این حوضچه، سازه‌ای جعبه‌ای شکل به همراه یک دیوار میانی و یک آستانه انتهایی است. در این تحقیق با استفاده از شبیه‌سازی عددی به کمک نرم‌افزار Flow3D هندسه حوضچه به نحوی اصلاح شده است که جریان خروجی دارای توزیع یکنواخت‌تر سرعت نسبت به حالت استاندارد گردد. صحت‌سنجی مدل عددی با مقایسه فشار برداشت شده روی دیوار میانی و عمق جریان روی آستانه انتهایی در مدل فیزیکی و نیز مقایسه پروفیل سرعت در لوله ورودی انجام شده است. به منظور اصلاح الگوی جریان خروجی از حوضچه، 4 پارامتر سرعت متوسط طولی در محل آستانه انتهایی، سرعت در نزدیکی سطح آستانه، ضریب کوریولیس روی آستانه و توزیع دبی روی آستانه انتهایی انتخاب گردید. بر اساس این پارامترها بالغ بر یکصد طرح مختلف از تغییرات هندسی حوضچه بدست آمده و شبیه سازی شدند. در انتها با مقایسه نتایج برای طرح‌های مختلف مشخص گردید حوضچه‌ای که پس از دیوار میانی عرض حوضچه بتدریج افزایش یابد بهترین نتایج را خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها


Aisenbrey, A.J., (1978). “Design of small canal structures, 1978: engineering technology pertaining primarily to the design of small canal structures of less than 100-cubic-feet-per-second capacity”. A Water Resources Technical Publication (USA).

Aleyasin, S.S., Fathi, N. and Vorobieff, P., (2015). “Experimental Study of the Type VI Stilling Basin Performance”. Journal of Fluids Engineering, 137(3), p. 034503.

Babaali, H., Shamsai, A. and Vosoughifar, H., (2015). “Computational modeling of the hydraulic jump in the stilling basin with convergence walls using CFD codes”. Arabian Journal for Science and Engineering, 40(2), pp. 381-395.

Beichley, G., (1978). “Hydraulic Design of Stilling Basin for Pipe or Channel Outlets”, Denver: USBR.

Bradley, J. & Peterka, A., (1955). “Progress Report No. II-Research Study on Stilling Basin, Energy Dissipator and Associated Appurtenances”, Denver: USBR.

Flow-3D, (2010). Flow-3D User Manual, Version 10.0. Flow Science, Inc., 10 edition.

Hattori, H. and Nagano, Y., (2010). “Investigation of turbulent boundary layer over forward-facing step via direct numerical simulation”. International Journal of Heat and Fluid Flow, 31(3), pp. 284-294

Nohani, E., (2015). “Numerical Simulation of the Flow Pattern on Morning Glory Spillways”. International Journal of Life Sciences, 9(4), pp. 28-31.

Peterka, A.J., (1984). Engineering monograph No. 25.

Schlichting, H. and Gersten, K., (2003). Boundary-layer theory. Springer Science & Business Media.

Seyedashraf, O., Elyasi, S., (2015), “Flow Structures in Sharply-Curved OpenChannel Bends-Numerical Comparison of Two CFD Models”, International Journal of Engineering & Technology Sciences.

Silva, M.R., (2013), “3D numerical modeling of flow along spillways with free surface flow. Complementary spillway of Salamonde”, TECNICO Lisboa.

Tiwari, H., (2013). “Analysis of baffle wall gap in the design of stilling basin model”. Int. J. Civil Eng, 4(4), pp. 66-71.

Verma, D., and Goel, A., (2000), “Stilling Basins for Pipe Outlets Using Wedge Shaped Splitter Block”, J. Irrig. Drain. Eng., 126(3), pp. 179–184.

Verma, D.V.S. and Goel, A., (2003). “Development of efficient stilling basins for pipe outlets”. Journal of irrigation and drainage engineering, 129(3), pp. 194-200.