عنوان

بررسی عددی اثر زبری های نیم کره ای بر میزان استهلاک انرژی بر روی تندآب با بسترسنگی

‭۱۷۵۹۵پ‬

per

بررسی عددی اثر زبری های نیم کره ای بر میزان استهلاک انرژی بر روی تندآب با بسترسنگی

/حمید حسین نژاد

: کشاورزی

، ‮‭۱۳۹۶‬

، میرزائی

چاپی

کارشناسی ارشد

مهندسی آب گرایش سازه‌های آبی

‮‭۱۳۹۶/۰۶/۲۰‬

تبریز

تندآب ها از جمله متداول ترین سازه های انتقال آب در سطح ها، شبکه های آبیاری و زهکشی، آبراهه های آبرفتی و سیستم های جمع آوری، تصفیه و دفع فاضلاب می باشند.در پایین دست این سازه از مستهلک کننده های انرژی استفاده می شود .از جمله روش های کاهش ابعاد یا حذف سازه های مستهلک کننده انرژی پایین دست به کار بردن روش هایی برای کاهش انرژی جریان بر روی تندآب ها می باشد.کاهش انرژی بر روی تندآب ها به دو روش امکان پذیر است .یکی از این روش ها استفاده از موانع در مسیر جریان، ایجاد آشفتگی و افت انرژی و روش دیگر تغییر شکل سازه به نحوی که آب را بدون افزایش سریع سرعت با آرامش بیشتری بر روی بستر تندآب به پایین دست منتقل کند .یکی از این روش ها که می تواند کارآمد باشد زبر کردن بستر تندآب است .زبری ها می توانند به صورت طبیعی و مصنوعی باشند .در این تحقیق، جریان عبوری از روی تندآب با شیب های ‮‭۱۵‬ و ‮‭۳۰‬ درجه و برای دبی های‮‭۵‬ ، ‮‭۱۵‬ و ‮‭۳۰‬ لیتر بر ثانیه و برای حالت های بستر تندآب بدون زبری، دارای زبری یکنواخت ‮‭۳/۴‬ میلی متر و همچنین با زبری های نیم کره ای شکل با اندازه قطر های ‮‭۲/۲‬ و ‮‭۲/۳‬ سانتی متر در ‮‭۵‬ نوع چیدمان مختلف به صورت عددی و با استفاده از نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده و مطالعات هیدرولیکی آن صورت پذیرفته است .لازم به ذکر است جریان بر روی تندآب های مذکور با مدل ‮‭CFD‬ از طریق حل معادلات پیوستگی و مومنتوم و با استفاده از مدل آشفتگی‮‭RNG - K‬ و روش های جریان دوفازی و الگوریتم حل همزمان معادلات سرعت- فشار شبیه سازی شده است و پروفیل های سرعت و پروفیل های سطح آب حاصل شده و در ادامه به بررسی نتایج استهلاک انرژی نسبی جریان بر روی تندآب پرداخته شده است .در نهایت مقایسه بین داده های شبیه سازی شده و آزمایشگاهی به عمل می آید .مطابق نتایج، با افزایش اندازه زبری ، درصد خطای نسبی استهلاک انرژی افزایش می یابد، در مدل های بدون زبری اثر تخریب پایین دست بنا بر سرعت جریان بالا وجود دارد، مقادیر سرعت با افزایش دبی جریان در طول تندآب رابطه مستقیم دارد .مقدار خطای نسبی سرعت شبیه سازی شده در مقایسه با داده های آزمایشگاهی در بازه ‮‭۴/۳‬ تا ‮‭۶۵/۱۰‬ درصد می باشد .خطای نسبی پروفیل سطح آب شبیه سازی شده در بازه ‮‭۳‬ تا ‮‭۵‬ حاصل شد .عمق آب بر روی تندآب و زاویه تندآب نسبت عکس با یک دیگر دارند .و در نهایت در میان ‮‭۱۰‬ مدل شامل زبری نیم کره ای و ‮‭۲‬ مدل بدون زبری و زبر یکنواخت تندآب شبیه سازی شده، مدل ‮‭c‬ با زبری ‮‭۲/۲‬سانتی متر، بیشترین بازده استهلاک انرژی را دارا می باشد

Spillways are among the most common structures for water transfer at levels, irrigation and drainage networks, alluvial drainage systems, and wastewater collection, treatment and disposal systems. At the bottom of the structure, energy depreciators are used. One of the ways to reduce the size or eliminate low-energy depleting structures is to use methods to reduce the flow energy on the spillway. Reducing energy on the spillway is possible in two ways. One of these methods is the use of barriers in the flow path, creating turbulence and energy loss, and another method of structural deformation in such a way that it transfers water to the bottom without rapid increase of velocity with more relaxation on the substrate. One of these methods, which can be efficient, is to thrash the bed. Roughness can be natural and artificial. In this study, the flowing current was fluctuating with a gradient of 15 and 30 degrees, for fluxes of 5, 15 and 30 liters per second, and for roughness-free radicals, with a uniform roughness of 4.3 mm, and also with roughness A hemispherical shape with a diameter of 2.2 and 3.2 cm in 5 different layouts is numerically simulated using Fluent software and its hydraulic studies have been done. It should be noted that the current on these fluctuations with the CFD model is simulated by solving the equations of continuity and momentum using the K- RNG turbulence model and the two-phase current methods and the solvable algorithm of the speed-pressure equations. The profiles of velocities and profiles of the water surface have been obtained. In the following, the results of the deformation of the relative energy of flow on the drowning are discussed. Finally, a comparison is made between simulated and experimental data. According to the results, with increasing roughness size, the percentage of the relative error of energy depreciation increases. In non-roughness models, there is a lowered-down degradation effect due to high flow velocity; velocity values have a direct relation with increasing flow velocity during the radiative. And in all of the models.The relative error rate of the simulated speed compared with the laboratory data in the range of 3.4 to 10.65 . The relative error of the simulated water surface profile was obtained in the range of 3 to 5. The water depths on the swirling and the sharp angle are relative to each other. Finally, among the 10 models of hemispherical roughness and 2 non-roughness and simulated roughness models, the c-model with 2.2 cm roughness has the highest energy depreciation efficiency

حسین نژاد، حمید

عباسپور، اکرم، استاد راهنما

حسین زاده دلیر، علی، استاد راهنما

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی