بررسی تاثیر غلظت هوای جریان بر فاصله‌ی بین هواده‌های تندآب سرریز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 سیستان و بلوچستان*مهندسی عمران

2 گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان- ایران

چکیده

یکی از خطرهایی که هنگام عبور سیلاب‌های شدید سرریزها را تهدید می‌کند، وقوع پدیده خلاء‌زایی (کاویتاسیون) است. هوادهی جریان با استفاده از هواده‌ها، از موثرترین روش‌ها برای جلوگیری از وقوع این پدیده است. در این تحقیق، جهت شبیه‌سازی جریان عبوری از روی هواده تندآب سرریز به روش CFD، نرم‌افزار Flow-3D مورد استفاده قرار گرفت. جهت صحت‌سنجی نتایج مدل عددی که ملاک آن غلظت هوا در پایین‌دست هواده است، از داده‌های آزمایشگاهی هیگر و فیشر (2010) استفاده شده است که نتایج نشان‌دهنده‌ی تطابق مناسبی با داده‌های آزمایشگاهی است. سپس به بررسی تاثیر پارامترهای هندسی از جمله ارتفاع و زاویه‌ی رمپ، ارتفاع پله و شیب تندآب بر روند تغییرات غلظت هوا، خصوصیات جریان مانند سرعت و فشار جهت تعیین شاخص کاویتاسیون به منظور تعیین فاصله‌ی مناسب بین دو هواده، پرداخته شده است. تغییرات غلظت متوسط هوا بصورت لایه‌ای در عمق جریان و کاهش غلظت هوا بصورت تابع نمایی است. مقدار شاخص کاویتاسیون در طول 11 متر پس از هواده روی تندآب سرریز، از مقدار بحرانی بیشتر است و خطر وقوع کاویتاسیون مشاهده نمی‌شود. با توجه به مقدار غلظت‌های محاسبه شده می‌توان به طور کلی نتیجه گرفت که با کاهش غلظت هوا در بستر تندآب تا مقادیر 0001/0، 001/0، 01/0 و 1/0 به ترتیب برای تندآب‌هایی با شیب 10، 12، 30 و 50 درجه، احتیاجی به هوادهی بیشتر نیست.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation on Flow Air Concentration Effect on Distance of the Chute Spillway Aerators

نویسندگان [English]

  • Mahdi Azhdary Moghaddam 1
  • Elham Nakhaei Zeinali 2
2 Department of Civil Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan- Iran
چکیده [English]

One of the dangers that threatens spillways when excessive flooding pass is cavitation. Flow aeration using aeration systems has been used as one of the most effective methods to prevent the occurrence of this phenomenon. In this research, Flow-3D software was used to simulate flow through the spillway aerator of chute in CFD-method. To validate the results of a numerical model, Hager and Pfister (2010) laboratory data are used and the results indicate that they are in good agreement with the laboratory data. Then, the effect of geometric parameters such as height and angle of ramp, offset height and chute slope on the changes in air concentration, flow characteristics such as velocity and pressure to determine the cavitation index in order to determine distance between two aerators was explained. The average air concentration is as layer changes in the depth of flow and the reduction of air concentration is as exponential function. The value of the cavitation index is greater than the critical value during 11 meters after aerator in the chute spillway and there is no risk of cavitation occurrence. Considering the calculated concentrations, it can generally be concluded that by decreasing the air concentration in the chute bed to the values of 0.0001, 0.001, 0.01 and 0.1, chutes with slopes of 10, 12, 30 and 50 degrees do not require more aeration, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aerator
  • Two phase flow
  • computational fluid dynamics
  • Chute spillway
  • Cavitation