مدلسازی عددی جریان ریزشی با تاثیر شکل پرتاب کننده جامی در سرریز شوت‌

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد اسلامشهر

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب

چکیده

سابقه و هدف: جریان بر روی سرریزها عموماً جریانی فوق بحرانی باانرژی جنبشی بالا هست. به همین دلیل استفاده از مستهلک کننده‌های انرژی بر روی سرریزها امری اجتناب‌ناپذیر است. پرتاب‌کننده‌ جامی‌ شکل یکی از اجزای سرریز سد برای اتلاف انرژی است. در این تحقیق به بررسی و مقایسه پارامترهایی همچون عمق جریان، سرعت جریان، عدد فرود جریان، عدد کاویتاسیون بر روی پرتاب‌کننده‌های ‌جامی دایره‌ای و دو نوع پرتاب‌کننده‌های جامی ‌مثلثی معرفی‌شده پرتاب‌کننده‌های جامی مثلثی نوع A و B پرداخته‌شده است.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق بامطالعه بر روی مدل فیزیکی سرریز سد بالارود به مدل‌سازی عددی آن در نرم‌افزارFLOW-3D پرداخته شد. در مدل‌سازی از روش حجم سیال VOF و مدل تلاطمی RNG استفاده شد. در این تحقیق پس از معرفی دو نوع پرتاب‌کننده ‌جامی مثلثی تحت عنوان‌های A و B و همچنین پرتاب‌کننده‌ جامی دایره‌ای به بررسی آن‌ها در سرریز سد بالارود پرداخته شد. در این تحقیق 5 دبی مورد بررسی قرار گرفت که شامل دبی طراحی و PMF جریان نیز هست. سپس به مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی و عددی در 20 مقطع مدل آزمایشگاهی و عددی پرداخته شده است. سپس به مقایسه بین مدل های عددی دو نوع پرتاب کننده جامی مثلثی و پرتاب کننده جامی دایره ای پرداخته شده است. تجزیه ‌و تحلیل نتایج این تحقیق منجر به پیشنهاد یک نوع پرتاب‌کننده‌ جامی ‌مثلثی به‌عنوان جایگزین مناسب برای پرتاب‌کننده‌جامی ‌دایره‌ای گردید. یافته‌ها و نتیجه‌گیری: نتایج مقایسه بین مدل عددی و آزمایشگاهی نشان داد که مدل عددی دارای خطایی معادل 15 درصد میباشد. بررسی رفتار هیدرولیکی سه نوع پرتاب‌کننده همچنین نشان می‌دهد که پرتاب‌کننده‌ جامی دایره‌ای یک نوع رفتار بینابینی در بررسی در مقایسه با دو نوع پرتاب‌کننده‌ جامی ‌مثلثی A و B موردبررسی در پارامترهای عمق، سرعت، عدد فرود از خود نشان می‌دهد. همچنین رفتار عمق جریان در این سه نوع پرتاب‌کننده‌ جامی دقیقاً عکس رفتار سرعت و عدد فرود است. همچنین در مورد سه پارامتر سرعت و عدد فرود و عمق باید گفت که رفتار قسمت انتهایی شوت نیز نسبت به جام نیز کاملاً برعکس است. بررسی رفتار عدد کاویتاسیون این سه پرتاب‌کننده نیز نشان داد که پرتاب‌کننده نوع A به‌عنوان جایگزین مناسب و مطمئن در مقایسه با پرتاب‌کننده ‌دایره‌ای معرفی گردید و استفاده از پرتاب‌کننده مثلثی نوع B توصیه نگردید. همچنین بررسی رابطه بین عدد فرود و عدد کاویتاسیون در ناحیه انتهایی شوت و پرتاب‌کننده‌ جامی شکل نشان می‌دهد که در یک نقطه بحرانی بیشترین پتانسیل خوردگی رخ می‌دهد و لزوماً در بیشترین ‌عدد فرود، بیشتر‌ین پتانسیل خوردگی رخ نمی‌دهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical simulation of overflow with consider of shape of flip bucket in chute spillway

نویسنده [English]

  • mohammad kakeshpoor 1

چکیده [English]

Background and objectives: Flip bucket is one part of dam spillways for energy dissipation. Flip bucket are a standard element of dam spillways for an efficient energy dissipation if takeoff velocities are large, and stilling basins cannot be applied.
Materials and methods: This study investigates the hydraulic performance of a triangular-shaped, rather than the conventional circular-shaped, bucket placed at the takeoff of flip bucket. In this research we survey and compare some hydraulic parameters like depth, velocity, frude number and cavitation number on triangular and circular flip bucket. In simulation, we used volume of fluid(VOF) method and k-ε (RNG) turbulence model.
Results: Analyze of results of this research proposed a kind of triangular flip bucket instead of circular flip bucket and also shows that the circular flip bucket has a middle behavior in compare with two kinds of triangular flip buckets in investigation in depth, frude number and cavitation number.
Conclusion: Investigation in behavior of cavitation number of these three flip buckets shows that flip bucket A is a good and proper substitution in contrast with triangular flip bucket B. Also surveying of connection between frude number and cavitation number in end of chute and flip bucket which has critical point that maximum potential of cavitation and this point is not necessary in maximum discharge.
Background and objectives: Flip bucket is one part of dam spillways for energy dissipation. Flip bucket are a standard element of dam spillways for an efficient energy dissipation if takeoff velocities are large, and stilling basins cannot be applied.
Materials and methods: This study investigates the hydraulic performance of a triangular-shaped, rather than the conventional circular-shaped, bucket placed at the takeoff of flip bucket. In this research we survey and compare some hydraulic parameters like depth, velocity, frude number and cavitation number on triangular and circular flip bucket. In simulation, we used volume of fluid(VOF) method and k-ε (RNG) turbulence model.
Results: Analyze of results of this research proposed a kind of triangular flip bucket instead of circular flip bucket and also shows that the circular flip bucket has a middle behavior in compare with two kinds of triangular flip buckets in investigation in depth, frude number and cavitation number.
Conclusion: Investigation in behavior of cavitation number of these three flip buckets shows that flip bucket A is a good and proper substitution in contrast with triangular flip bucket B. Also surveying of connection between frude number and cavitation number in end of chute and flip bucket which has critical point that maximum potential of cavitation and this point is not necessary in maximum discharge.

کلیدواژه‌ها [English]

  • flip bucket
  • chute spillway
  • cavitation number