شبیه‌سازی عددی اثر واگرایی دیواره و شیب کف معکوس بر مشخصات جهش هیدرولیکی با استفاده از نرم‌افزار FLOW3D
محورهای موضوعی : آلودگی منابع آب
امیر کاسی کوزانی
1
(دانشگاه)
محمد حسین کریمی پاشاکی
2
(دانشگاه)
کلید واژه: جهش هیدرولیکی شبیه‌سازی عددی نرم‌افزار Flow3D,
چکیده مقاله :
يكي از سازه‌هاي متداول جهت استهلاك انرژي جريان‌هاي پر سرعت، حوضچه آرامش مي‌باشد كه از ميان هندسه‌هاي مختلف قابل استفاده، حوضچه‌هاي آرامش واگرا با شیب کف معکوس داراي عملكرد هيدروليكي مناسب‌تر و هزينه ساخت كمتر مي‌باشند. در اين تحقيق قابليت مدل‌سازي عددي پرش هيدروليكي واگرا بر روی شیب کف معکوس با استفاده از نرم‌افزار Flow3D مورد ارزیابی قرار گرفته است. داده‌هاي مدل آزمايشگاهي در زواياي واگرايي 5 و 10درجه در شیب‌های کف معکوس 3/1، 35/2، 2/3 و 57/4 درجه به‌علاوه جهش هیدرولیکی کلاسیک مورد استفاده قرار گرفت. مقایسه نتایج خروجی مدل شبیه‌سازی و داده‌های آزمایشگاهی نشان داد كه مدل مقادير پروفيل‌هاي سطح آب، طول پرش و مقادير حداكثر سرعت در عمق را با دقت خوبی نشان مي‌دهد. نتايج مربوط به پروفيل سطح آب حاكي از آن است كه خطاي نسبي متوسط مقادير عمق آب به‌دست آمده از مدل عددي و مقادير اندازه‌گيري شده تقريبا 15 درصد مي‌باشد. پروفيل‌هاي سرعت نيز تطابق خوبي با داده‌هاي اندازه‌گيري شده داشتند.
Stilling basins are one of the most common structures for energy depreciation of flow with high velocity that among different sections and types of these basins, diverging stilling basins have better hydraulic performance and lower constructional costs. In this research, numerical modeling capability of diverging hydraulic jump on the reverse slope was investigated using Flow3D software. Experimental model data was used at divergence angles of 5 and 10 degrees in diverging angels of 1.3, 2.35, 3.2, 4.57 degrees in addition to classic hydraulic jump. The outputs of simulation model in comparison with the results of experimental data indicated that the model shows the amount of water surface profiles, jump length and maximum velocity in depth with good accuracy. The results showed that the mean relative error of water depth obtained from numerical model and measured values is about 15 percent. The velocity profiles were also in good agreement with the measured data.
1- ابریشمی، ج. و حسینی، م. (1377). هیدرولیک کانال¬های باز ، انتشارات آستان قدس رضوی، دانشگاه امام رضا(ع)، چاپ دهم.
2- اسماعیلی، ک. و ابریشمی، ج. (1379). پرش هیدرولیکی بر روی کانال¬های با شیب معکوس و پله منفی، مجله استقلال، سال 19، شماره 2، ص 97-110.
3- اسمعیلی ورکی، م. (1382). مطالعه خصوصیات جهش هیدرولیکی واگرا در حوضچه¬های آرامش ذوزنقه¬ای، پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه¬های آبی گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران.
4- امید، م، ح. (1375). بررسی عملکرد جهش هیدرولیکی در مقاطع ذوزنقه¬ای، مجله علوم کشاورزی ایران، جلد 27، شماره 2، ص 17-27.
5- امید، م،ح. و اسمعیلی ورکی، م. (1384). مطالعه تئوری و آزمایشگاهی جهش هیدرولیکی واگرا در مقاطع ذوزنقه¬ای شکل، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال نهم، شماره 2، ص 13-1.
6- صاحبی و همکاران 1392، مقايسه مدل‌هاي آشفتگي ɛ-k در شبيه‌سازي پرش هيدروليكي در مقاطع مستطيلي واگرا با استفاده از نرم‌افزار Fluent ، نشریه آب و خاک دانشگاه فردوسی مشهد،(1) 27: 246-235
7- صاحبي ف.، اسمعيلي وركي م.، نوابيان م. و اميري ز. 1391 . ارزيابي اقتصادي تأثير واگرايي ديوار‌ه‌هاي حوضچه
آرامش بر تغيير هزينه‌هاي ساخت آن. يازدهمين كنفرانس هيدروليك ايران، آبان ماه، دانشگاه اروميه.
9- كاسي ا. 1389 . مطالعه آزمايشگاهي خصوصيات جهش هيدروليكي واگرا در حوضچه آرامش با شيب كف معكوس . پايان نامه كارشناسي ارشد در گرايش ساز ه‌هاي آبي، گروه مهندسي آبياري و آباداني، دانشكده مهندسي و فناوري كشاورزي، دانشگاه تهران.
10- صباغ یزدی، س.، شاملو، ح.، رستمی، ف.1387.، بررسی عددی جریان در حوضچه آرامش پرش هیدرولیکی با استفاده از VOF ، دومین کنفرانس ملی سد و نیروگاه‌های برقابی، اردیبهشت 1387.
11- شجاعیان، ز و کاشفی پور، م 1392. شبیه‌سازي عددي پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش سد مخزنی نمرود، نشریه دانش آب و خاک(2) - 23 :295-283.
12-Abbaspour A., Farsadizadeh D., Hosseinzadeh Delir A., and Sadraddini A. 2009. Numerical study of hydraulic jumps on corrugated beds using turbulence models. Turkish Journal of Engineering and Environmental Science,TUBITAC, 33: 61-72.
13-Bremen R., and Hager W.H. 1990. Ressauts Hydrauliques dans les canaux avec elargissement. Proc. Of XXII Convengo di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Cosenza, Italy, Vol. 1: 171-182 (in Italian).
14-Gonzalez A., and Bombardelli F. 2005. Two- Phase Flow Theory and Numerical Models for Hydraulic Jumps,Including Air Entrainment. University of California, USA.
15- Arabhabhirama, A. and A. Abela. 1971. Hydraulic jump within gradually expanding channel. J. Hydraul. Eng., 97(1): 31-42.
16- Abrishami, J.and M.Saneie. 1994. Hydraulic Jump in advers basin slopes. International Journal of Water Resource Engineering, 2(1), 51-63.
17- Lawson, J. D and B. C. Phillips. 1983. Circular hydraulic jump. J. Hydraul. Eng. 109 (4): 505-518.
18- Khlifa, A. M. and A. M. McCorquodale. 1979. Radial hydraulic jump. J. Hydraul. Eng. 105(9):1065-1078.
19- Kouluseus, H. j and Ahmad, D .1961. Circular hydraulic jump. J. Hydraul. Eng. 95(1): 409-422.
20- McCorquodale, J. A., and Mohamed, M. S. 1994. Hydraulic jump on adverse slopes. J. Hydraul. Res. 31(1): 119–130.
21- Omid, M. H, M. Esmaeeli Varaki and R. Narayana. 2007. Gradually Expanding Hydraulic Jump in a Trapezoidal Channel. . J. Hydraul. Res. (4): 512–518.
22- Peruginelli, A., and S. Pagliara .2000. Limiting and sill-controlled adverse-slope hydraulic jump. J. Hydraul. Eng. 126(11): 847-851.