بررسی شکل دهانه آبگیرهای قائم در کاهش حد استغراق بحرانی

سازه هایی که در ابتدای تونل ها، لوله ها و کانال ها برای آبگیری از مخزن ساخته می شوند، آبگیر نامیده می شوند. ساختمان آبگیر جریان ورودی به سازه های انتقال آب را به کمک دریچه کنترل کرده و از ورود رسوبات سنگین به سازه های انتقال آب جلوگیری می کند. یک جریان گردابی که تا دهانه آبگیر امتداد می یابد، اغلب به ورود هوا به آن منجر شده و می تواند مشکلات عملکردی برای توربین ها و پمپ ها نظیر کاویتاسیون و لرزش و کاهش ظرفیت انتقال و راندمان ایجاد کند. راه حل رایج جهت جلوگیری از ورود هوا فراهم کردن استغراقی بیش از عمق استغراق بحرانی برای آبگیر است. کمترین فاصله ی قائم بین سطح آب و تراز بالایی آبگیر که همراه با گرداب با ورود هوا نباشد، عمق استغراق بحرانی نامیده می شود. از دیگر ابزارهای مقابله با گرداب می توان به نصب پره های قائم در جلوی دهانه آبگیر اشاره کرد. در این تحقیق به بررسی تاثیر شکل دهانه آبگیر و صفحات قائم ضد گرداب در کاهش عمق استغراق بحرانی پرداخته شد. ابتدا آزمایشاتی برای تعیین منحنی دبی- استغراق بحرانی دهانه های آبگیر، بدون نصب صفحات قائم ضد گرداب انجام گردید و یک رابطه بی بعد برای تخمین عمق استغراق بحرانی بر اساس عدد فرود برای هرکدام از دهانه های آبگیر ارائه شد. سپس صفحات قائم ضد گرداب بر روی هر کدام از دهانه های آبگیر نصب شده و تاثیر هر صفحه با تغییر قطر روزنه صفحات ضد گرداب و زاویه ی پلان بین صفحات، به ازای 24 دبی مختلف و با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی بررسی شد. بر اساس نتایج بدست آمده، عملکرد دهانه آبگیر با شعاع انحنای 2d بیشتر از دهانه های آبگیر با شعاع های انحنای 1.5d و d، دهانه منطبق بر پروفیل سرریز wes، دهانه با پروفیل خطی 45 درجه و حالت دهانه ساده، و برابر با 24 درصد می باشد. طبق نتایج بدست آمده عملکرد صفحات قائم ضد گرداب با کاهش زاویه پلان و قطر روزنه افزایش می یابد. تاثیر صفحات قائم ضد گرداب مذکور بر روی دهانه آبگیر با شعاع انحنای 2d بیشترین عملکرد حاصل از آزمایشات و برابر با 46 درصد می باشد. در نهایت رابطه رگرسیونی برای تخمین استغراق نسبی آبگیر بر اساس عدد فرود، انحنای نسبی آبگیر، قطر بی بعد روزنه صفحات ضد گرداب و زاویه بین صفحات قائم، ارائه شد.