بررسی عددی شرایط هیدرولیکی جریان در مستهلک‌کننده‌های جامی و تأثیر نوع جریان ورودی و شکل هندسی بر آن

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی پرند و رباط کریم

2 دانشکده صنعت هوانوردی

چکیده

یکی از روش های کاستن انرژی آب در صنعت سد سازی، استفاده از سازه‌های مستهلک کننده مانند پرتاب کننده‌های جامی شکل است. در این پژوهش رفتار جریان آب در جام سد آزاد با استفاده از نرم‌افزار Flow-3D با در نظر گرفتن عدم اختلاط آب و هوا مدل‌سازی شد و پس از انتخاب مدل‌های آشفتگی مختلف، مدل k-ε با خطای پارامترهای فشار، سرعت و عمق به ترتیب 52/1، 5/1 و 58/1 درصد انتخاب گردید و پس از آن اعداد فرود 2 تا 7 در مقطع ورودی به جام ایجاد گردید. نتایج مربوطه با نسبت‌های بی‌بعد عدد فرود و x/r در مرکز و کناره‌ها مقایسه شده که سرعت در طول جام به‌طورکلی روندی افزایشی کمی داشته و در انتهای آن به حداکثر خود می‌رسد و با افزایش اعداد فرود روندی معکوس دارد، عمق در طول تقریباً ثابت بوده و در انتها به حداقل خود می‌رسد و با افزایش عدد فرود کاهش می‌یابد. فشار در طول جام روندی کاهشی داشته و با افزایش عدد فرود کاهش می‌یابد. محدوده اعداد فرود ماقبل نهایی ورودی به پرتاب‌کننده (که تنداب قادر است تولید نماید) نقطه عطف تغییر شرایط هیدرولیکی جریان است که این مهم باید در طراحی این سازه مدنظر قرار گیرد. نهایتاً می‌توان گفت که آسیب-پذیرترین منطقه پرتاب‌کننده محدوده 3/0> x/r>1/0 (محدوده برگشت رو به بالای سازه) در اعداد فرود بالا است که به دلیل کاهش فشار هم از نظر احتمال وقوع کاویتاسیون و هم از نظر افزایش سرعت‌ها محدوده بحرانی سازه است. همچنین میزان آسیب‌پذیری سازه در کناره‌ها نسبت به قسمت میانی بیشتر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Amin-o-roayaie Yamini, O., Kavianpour, M.R., Mousavi, H.S., Movahedi, A. & Bavandpour, M. (2018). Experimental investigation of pressure fluctuation on the bed of compound flip buckets. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 24(1), 45-52. DOI: 10.1080/09715010.2017.1344572
Deng, J., Wangru, W., Tian, Z., Zhang, F. & Yang, Z. (2020). Analysis of Pressure Differences and Water Transverse Movement in a Partial-Flip Bucket. Journal of Hydraulic Engineering, 146(9), 04020063. https://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)HY. 1943- 7900.0001780.
Ebrahimnejadian, H., Manafpour, M. & Babazadeh, V. (2020). Simulation of the Effect of Flip Bucket Edge Angle on Flow Hydraulic Characteristics. Iranian Journal of Soil and Water Research, 51(8), 2085-2100. (in Persian)
Kakeshpour, M., Pirestani, M.R. & Zakeri Niri, M. (2017). The effect of the shape in flip bucket thrower shot by using a numerical model. Journal of Water and Soil Conservation, 23(5), 223-237. (in Persian)
Khalifehei, K., Sadeghi Askari, M. & Azamathulla, H. (2022). Experimental investigation of energy dissipation on flip buckets with triangular deflectors. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 28(1), 292-298, DOI: 10.1080/09715010.2020. 1775716.
Khorami, E., Heidari, M.M. & Ghobadian, R. (2020). Evaluation of the accuracy of the methods of determining the jet trajectory characteristics in Flip bucket. Environment and Water Engineering, 9(4), 499-514. (in Persian)
Konjkav, M., Kavianpour, M., Vatandoust, H. & Khosrojerdi, A. (2016a). Numerical analysis of the geometrical performance of flip bucket spillway on hydraulic parameters and cavitation phenomenon. Third International Conference on Modern Research in Civil Engineering, Architecture, Urban Management and the Environment. (in Persian)
Konjkav, M., Kavianpour, M., Vatandoust, H. & Khosrojerdi, A. (2016b). Numerical simulation of the performance of the geometric configuration of the flip bucket spillway on the energy dissipation of two-phase flow ski jumping. The second international conference on man, architecture, civil engineering and the city, ICOHACC02_150.6. (in Persian)
Mansouri, R., Moafi, F., Beheshtirad, M. & Karbakhsh, A. (2019). Investigation of Hydraulic properties in Flip Bucket Using Numerical Model. Journal of Irrigation and Water Engineering, 10(2), 1-12 (in Persian)
Mollazadeh, A, Azizyan, Gh. R. & Beirami, M.K. (2020). Energy Dissipation of Converged Ski-jump Buckets by using Dividing Wall. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 53(5), 489-492
Navaei, B, Akhtari, AA. & Daneshfaraz, R. (2016). Experimental Study of Flip Bucket Effect at the End of Ogee Spillway on Energy Dissipation and Jet Length, The Journal of Water and Soil Science, 26(3-2), 133-142
Omidvarinia, M. & Musavi-Jahromi, H. (2012). Effect of approach length and angle of ski jump on the outlet trajectory. Journal of Water and Soil Resources Conservation1(4), 1-18. (in Persian)
Sadeghi Askari, M., Mousavi, H. & Ghomeshi, M. (2016). Investigation the Effect of Wedge-Shaped Deflector Length and Angle in Energy Dissipation on the Flip Bucket Spillway. Journal of Irrigation Sciences and Engineering, 39(4), 225-235. (in Persian)
Saki, N. & Shafaei Bejestan, M., (2022). Experimental Investigation of the Wedge-Shaped Deflector Installation Position Effects on the Flip Bucket Spillway Energy Dissipation. Journal of Hydraulics, 17(2), 87-106. (in Persian)
Vatandoust, H., Khosrowjerdi, A. & Kavianpour, M.R. (2007a). Investigating the probability of Cavitation considering Dynamic Pressures in Flip Bucket. 6th Iranian Hydraulic Conference - Shahrekord, Iran, IHC06_170. (in Persian)
Vatandoust, H., Khosrowjerdi, A. & Kavianpour, M.R. (2007b). Examining the Pressure Fluctuations Coefficients in Flip Bucket Spillways. - 3rd National Congress on Civil Engineering – Tabriz, Iran. (in Persian)
Vatandoust, H., Khosrowjerdi, A. & Kavianpour, M.R. & Manshouri, M. (2012). The Impact of Froude Number on Pressure Fluctuations over Flip Bucket Spillways. World Applied Sciences Journal16(3), 397-402.
Vatandoust, H., Yarmohammadi, H. & Kavianpour, M.R. (2021). Investigation of supercritical flow and shape of flip bucket spillways on coefficients of dynamic pressure. Journal of Energy Resources Technology143(6), 061301, https://doi.org/10. 1115/1.4048524.
Vatandoust, H., Yarmohammadi, H.R. & Aliyari, T. (2022). Investigation of Hydraulic conditions and shape of flip bucket spillways on Cavitation phenomenon by considering dynamic pressures. Journal of Energy Resources Technology, 145(4), 043102. https://doi.org/10.1115/1.4056277.