بررسی افت انرژی در سرریزهای پلکانی با وجود موانع روی پله ها با کمک مدل فیزیکی و مدل ریاضی Flow-3D

Authors

  • امین بردبار گروه علوم ومهندسی آب واحد اهواز، دانشگاه آزاداسلامی، اهواز، ایران
  • حمیدرضا افشون گروه علوم ومهندسی آب واحد اهواز، دانشگاه آزاداسلامی، اهواز، ایران
  • علیرضا مسجدی گروه علوم ومهندسی آب واحد اهواز، دانشگاه آزاداسلامی، اهواز، ایران
Abstract:

سابقه و هدف: برای عبور آبهای اضافی و سیلابها از سراب به پایاب سدها از سازه‌ای به نام «سرریز» استفاده می‌‌شود. سرریز باید سازه‌ای قوی، مطمئن و با کارآیی بالا انتخاب شود که هرلحظه بتواند برای بهره‌برداری آمادگی داشته باشد. سرریزهای پلکانی بعنوان گزینه‌ای مناسب برای اصلاح سرریزهایی که برای عبور دبی حداکثر محتمل با مشکل روبرو هستند مطرح می‌شوند. سرریز پلکانی متشکل از پله هایی است که از نزدیکی تاج سرریز شروع شده و تا پاشنه پایین دست ادامه دارند. با افزایش زبری، انرژی جریان عبوری از روی سرریز بصورت یکنواخت وپیوسته پراکنده می‌شود، و دیگر در پنچه سرریز نیازی به ایجاد تاسیسات کاهنده انرژی جریان نظیر حوضچه های آرامش (که انرژی در آن باید یکباره پراکنده شود) نخواهد بود و یا در صورت لزوم ابعاد این گونه سازه ها کاهش خواهد یافت. مواد و روش‌ها: در این تحقیق برای افزایش زبری از موانعی بر روی سرریز پلکانی استفاده شد که برای بیشتر کردن استهلاک انرژی آب استفاده می‌گردد. جهت بررسی آزمایشگاهی این تحقیق، از یک فلوم با قوس 90درجه در دانشگاه آزاد واحد اهواز استفاده شد و با انتخاب مدلهای مختلف موانع روی سریز پلکانی در سه شکل با سه طول و عرض متفاوت و همچنین استفاده موانع به صورت تکی و ترکیبی با 5 دبی متفاوت، جمعا 140 آزمایش انجام شد. پس از تحلیل نتایج مشخص گردید که در ترکیب سرریز پلکانی با موانع به ترتیب مثلثی، مستطیلی و ذوزنقه‌ای، باعث کاهش استهلاک و افت انرژی شد. یافته‌ها: موانع مثلثی به طور متوسط باعث افزایش 15.9 درصدی استهلاک انرژی، موانع مستطیلی به طور متوسط باعث افزایش 13.7 درصدی استهلاک انرژی و موانع ذوزنقه ای به طور متوسط باعث افزایش 11.2 درصدی استهلاک انرژی نسبت به مدل شاهد شده اند. با افزایش طول و عرض موانع باعث افزایش استهلاک و افت انرژی شد. موانع در حالت دو پله بیشترین استهلاک انرژی و افت را داشته. با ترکیب موانع بر دو پله سرریز پلکانی به طور متوسط 14.4 درصد، در موانع به حالت تکی در پله اول به طور متوسط 5.8 درصد و موانع بر پله دوم 4.8 درصد افزایش استهلاک انرژی را نسبت به حالت شاهد دارد. با افزایش عدد فرود از 0.32 به 1.71 شاهد کاهش استهلاک و افت انرژی هستیم که به دلیل استغراق پله‌های زیر سطح آب و کاهش زبری پله‌ها و با افزایش شدت پدیده ورود هوا می‌باشد که در استهلاک انرژی تاثیر می‌گذارد. نتایج شبیه سازی با مدل ریاضی Flow-3D نزدیک به مدل فیزیکی می‌باشد و به طور متوسط تنها 6.3 درصد خطا دارد که قابل قبول می‌باشد. نتیجه گیری: پس از تحلیل نتایج مشخص گردید که در ترکیب سرریز پلکانی با موانع به ترتیب مثلثی، مستطیلی و ذوزنقه‌ای، شاهد کاهش استهلاک و افت انرژی هستیم. همچنین مقایسه نتایج شبیه سازی و مدل فیزیکی نشان می‌دهد با افزایش عدد فرود نتایج شبیه سازی با مدل ریاضی Flow-3D انحراف کمتر با مدل فیزیکی پیدا می‌کندو به واقعیت نزدیکتر می‌شود.

Upgrade to premium to download articles

Sign up to access the full text

Already have an account?login

similar resources

مدل‌سازی ریاضی افت انرژی در سرریزهای پلکانی با استفاده از مدل عددی ANSYS-CFX

در این تحقیق سرریز پلکانی با استفاده از مدل عددی CFX شبیه‌سازی شده و میزان استهلاک انرژی تحت­تأثیر پارامترهای هندسی پلکان‌ها و دبی عبوری جریان از روی سرریز بررسی شده است. در این زمینه برای مدل‌سازی آشفتگی جریان از مدل تلاطمی k-ε استاندارد استفاده گردیده است. برای دست­یابی به اه...

full text

بررسی تاثیر دبی، شیب سرریز و مشخصات پله‌ها در سرریز اوجی-پلکانی بر روی استهلاک انرژی با استفاده از مدلهای عددی

سرریزهای پلکانی یکی از اجزای هیدرولیکی سدها می‌باشند که از پله‌های متوالی از نزدیکی تاج تا پنجه سرریز تشکیل شده و هدف از طراحی آنها استهلاک انرژی می‌باشد. در این تحقیق برای شبیه‌سازی جریان بر روی سرریز پلکانی از نرم‌افزار Flow-3D که یک نرم‌افزار تحلیلی میدان جریان می‌باشد، استفاده شده است. مدل آشفتگی که برای این منظور استفاده شده است، مدل(RNG) K-ε می‌باشد و تعیین پروفیل سطح آزاد جریان به کمک مد...

full text

مدل سازی الگوی جریان در سرریزهای پلکانی با نرم افزار flow-3d

مدل های فیزیکی بدلیل پیچیدگی جریان و همچنین تاثیرات ناشی از مقیاس، به تنهایی قادر به ارائه درک روشنی از فیزیک حاکم بر این نوع مسائل نمی باشند و برای داشتن درک بهتر از فیزیک حاکم بر مسئله، لازم است این نوع جریانهای پیچیده بصورت عددی در کنار مطالعات آزمایشگاهی بررسی شوند. سرریز یکی از سازه های هیدرولیکی وابسته سد برای کنترل سطح آب مخزن و تخلیه سیلاب است. هدف اصلی در تحقیق حاضر، شبیه سازی عددی جری...

15 صفحه اول

شبیه سازی عددی استهلاک انرژی در تندآب با موانع استوانه ای مستغرق با مدل Flow 3D

در این تحقیق به قابلیت استهلاک انرژی تندآب با موانع مستغرق استوانه­ای پرداخته شد. از مزیت­های این روش بر روش­های قبلی مانند سرریز پلکانی، خطر کاویتاسیون کمتر و اقتصادی­تر بودن آن می­باشد. در این تحقیق برای تحلیل عددی از نرم­افزار FLOW-3D استفاده شده است. این نرم­افزار با استفاده از روش حجم محدود معادلات جریان را حل می­کند. در این تحقیق جریان از نوع دائمی و اغتشاشی و سیال تراکم­ناپذیر در نظر گرف...

full text

اثر بربرین در تنظیم آستروسیتهای Gfap+ ناحیه هیپوکمپ موشهای صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوتوسین

Background: Diabetes mellitus increases the risk of central nervous system (CNS) disorders such as stroke, seizures, dementia, and cognitive impairment. Berberine, a natural isoquinolne alkaloid, is reported to exhibit beneficial effect in various neurodegenerative and neuropsychiatric disorders. Moreover astrocytes are proving critical for normal CNS function, and alterations in their activity...

full text

اثر بربرین در تنظیم آستروسیتهای Gfap+ ناحیه هیپوکمپ موشهای صحرایی دیابتی شده با استرپتوزوتوسین

Background: Diabetes mellitus increases the risk of central nervous system (CNS) disorders such as stroke, seizures, dementia, and cognitive impairment. Berberine, a natural isoquinolne alkaloid, is reported to exhibit beneficial effect in various neurodegenerative and neuropsychiatric disorders. Moreover astrocytes are proving critical for normal CNS function, and alterations in their activity...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


Journal title

volume 26  issue 2

pages  137- 156

publication date 2019-06-22

By following a journal you will be notified via email when a new issue of this journal is published.

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023