بررسی عددی میدان هیدرولیک و جریان رسوب در حوضچه ته نشینی رسوب تحت تاثیر پارامترهای غیرهندسی

یکی از سازه های مهم در زمینه ته نشینی رسوب، حوضچه های ته نشینی می باشد. با توجه به مصرف بالای آب در زمینه شرب و کمبود آب در جهان نیاز به ایجاد تصفیه خانه برای تصفیه آب می باشد که یکی از قسمتهای مهم تصفیه خانه ها، حوضچه ته نشینی می باشد. علاوه بر تصفیه آب، کاربرد مهم دیگر حوضچه های ته نشینی، جداسازی ذرات معلق و رسوبات رودخانه می باشد. ذرات معلق در طی مسیر برای سازه های انتقال آب ایجاد مشکل می نمایند، بطوریکه کارآیی سیستم را به شدت کاهش می دهند. بنابراین نیاز به بررسی عملکرد این سازه ها و ارائه راهکار مناسب برای جلوگیری از این مشکل می باشد. برای بررسی این موضوع در وهله اول نیاز به دانستن مشکلات موجود در حوضچه ته نشینی می باشد. از جمله این مشکلات، جریانهای گردابه ای هستندکه به وسیله اینرسی سیال وارد شونده شروع به کار می کنند، جریانهای قائم که در اصل جریانهای ایجاد شده در اثر تغییرات حرارتی می باشند، جریانهای چگال که به وسیله هوای گرم و سرد یا آبهای سبک و سنگین به وجود می آیند و جریانهای سطحی می باشند که بر اثر وزش باد ایجاد می شوند. با توجه به بزرگی و باز بودن سطح حوضچه های ته نشینی، کل سطح حوضچه در تماس با باد می باشد و با وزش باد سطح آب دچار تغییرات سرعت شده و باعث تولید چرخش در درون حوضچه می شود. وجود چرخش در حوضچه راندمان ته نشینی را کاهش می دهد. با توجه به اهمیت این موضوع، در این پژوهش به بررسی اثر باد بر راندمان حوضچه ته نشینی پرداخته شده است. برای شبیه سازی اثر باد بر حوضچه، از نرم افزار ssiim2 استفاده شده است. در ابتدا شبیه سازی سه بعدی هیدرولیکی جریان در سه حوضچه مختلف (ویندسور، سارنیا و کالسروحه) تحت تاثیر پارامترهای هندسی بررسی شده و نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شد. سپس اثر باد بر هیدرولیک جریان در حوضچه دلف مورد بررسی قرار گرفت و نتایج آن با نتیجه مدل آزمایشگاهی مقایسه گردید. در گام بعد برای نشان دادن اهمیت باد با جهات مختلف، اثر باد با سه سرعت مختلف و جهت 45 درجه با جریان آب بر روی هیدرولیک جریان مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله بعد بررسی رسوبی جریان در حوضچه کالسروحه بدون اثر باد با سرعتهای مختلف ورودی جریان انجام شد. در این بررسی رسوبات به صورت ذرات در 10 کلاس طبقه بندی شده در نظر گرفته شد و بعد از شبیه سازی، نتیجه مدل عددی با نتیجه مدل آزمایشگاهی مقایسه گردید. سپس اثر بادهای مختلف از سرعت 3 تا 15 متر بر ثانیه در جهت موافق و مخالف جریان بررسی شد و نتایج عددی به صورت نمودار برای راندمان تله اندازی، راندمان ته نشینی و راندمان ذرات معلق در حوضچه آورده شد. کاهش راندمان تله اندازی رسوب در حوضچه بر اثر وزش باد کاملا مشهود بود. تاثیر بادهای موافق و مخالف جریان در حوضچه بر راندمان ته نشینی و ذرات معلق با هم متفاوت بود که در نتایج آمده است.