شماره ركورد
27480
پديد آورنده
سيدهادي موسوي نيا
عنوان
مطالعه عددي تأثير سازههاي آشغال گير مشبك و صفحه اي در كاهش قدرت گرداب و ظرفيت تخليه در شرايط هيدروليكي مختلف
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران- مهندسي آب - منابع آب
سال تحصيل
1398
تاريخ دفاع
1401/8/18
استاد راهنما
ابراهيم جباري - حامد سركرده
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
در زمان بهرهبرداري از آبگيرها گاهي پديده نامطلوبي به نام گرداب تشكيل ميشود. گردابها موجب كاهش راندمان آبگيرها، خوردگي پرههاي پمپ، واردكردن ارتعاش در سيستم، افزايش افت هيدروليكي در دهانه آبگير، انسداد مجاري آشغالگير در اثر مكش هوا و مواد شناور روي سطح آب ميشوند؛ بنابراين بررسي علل بهوجودآمدن گردابها و جلوگيري از شكلگيري آنها در آبگيرها امري مهم تلقي ميشود. بهطوركلي روشهاي مختلف و متفاوتي مانند طولانيتر كردن مسير جريان، ازبينبردن عوامل غيريكنواخت كننده جريان و استفاده از سازههاي ضدگرداب براي كنترل و استهلاك گردابها وجود دارد. در روش استفاده از سازههاي ضدگرداب با شناخت مكانيزم تشكيل گرداب و با درنظرگرفتن عوامل اقتصادي و هيدروليكي بهترين سازه طراحي و اجرا ميگردد. در اين پژوهش، عملكرد دو نوع سازه آشغالگير بهعنوان سازه ضدگرداب در سه عدد فرود و سه عمق استغراق مختلف، در ورودي آبگيرهاي قائم، بررسي شد. همچنين افت ظرفيت تخليه حاصل از حضور هر سازه آشغالگير نيز محاسبه و با يكديگر مقايسه شد. براي شبيهسازي عددي در اين پژوهش نرمافزار STAR-CCM+ به كار گرفته شد. از روش LES و از مدلWALE SGS براي شبيهسازي آشفتگي و از روش VOF براي تشخيص سطح آزاد آب استفاده شده است. از شبكهبندي چندوجهي نيز بهخاطر بهينه بودن از لحاظ تعداد سلولهاي موجود استفاده گرديد. جهت صحت سنجي، از مدل آزمايشگاهي Sun & Liu در سال 2015 استفاده شد و با مقايسه نتايج بهدستآمده از اين پژوهش و مدل آزمايشگاهي، مشاهده گرديد كه در پارامترهاي قدرت گرداب، سرعت شعاعي و شعاع هسته هوا بين مدل عددي و مدل فيزيكي در همه موارد كمتر از 10% اختلاف وجود دارد. نتايج نشان دادند كه سازههاي آشغالگير بهعنوان سازه ضدگرداب قادر به تضعيف يا حذف گرداب هستند، بهطوريكه در بعضي موارد كلاس A گرداب تبديل به كلاس C شده و گرداب كاملاً محو شد. سازههاي آشغال¬گير توانستند در شرايط هيدروليكي اوليه مدل، مقادير سرعت شعاعي، مماسي، محوري و عدد گردندگي را به ترتيب بهاندازه 17.7%، 20.7% و 19% و 19.2% براي سازه آشغالگير مشبك و 41.1%، 44% و 43.3% و 42.1% براي آشغال¬گير صفحه¬اي نسبت به حالت بدون سازه آشغال¬گير كاهش دهند. در حالت كلي ميزان تأثير آشغال¬گير صفحه¬اي در همه شبيهسازيها بهتر از سازه آشغالگير مشبك بود و عملكرد بهتري در كنترل گرداب داشت، بهطوريكه قدرت گرداب ايجاد شده در دو سازه در كمترين حالت 18.9% و در بهترين حالت 37.1% با يكديگر تفاوت داشتند. از طرفي ظرفيت تخليه دو سازه با يكديگر مقايسه شد كه آشغال¬گير صفحه¬اي ظرفيت تخليه بالاتري ايجاد كرد. آشغالگير صفحه اي با كاهش ظرفيت تخليه حالت بدون سازه از 0.93 به 0.8 بهاندازه 13% آن را تقليل داد و آشغال¬گير مشبك با كاهش ظرفيت تخليه از 0.93 به 0.74 بهاندازه 20% اين مقدار را كمتر كرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1401/09/19
عنوان به انگليسي
Numerical study of Plate and Perforated trashracks influence on vortex prevention and Discharge Capacity
تاريخ بهره برداري
11/9/2023 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سيدهادي موسوي نيا
چكيده به لاتين
This research is aimed to simulate numerically perforated and plate trashracks on vortex, as anti-vortex device, by STAR-CCM +software at the entrance of vertical intake. The vortices were simulated numerically in different Fr and S/D parameters and the efects of trashracks on these vortices were evaluated. The advantages of the software include access to a variety of turbulence models and the ability to simulate most hydraulic phenomena. In addition, its fexibility to deal with problem meshing in complex geometries has made it more user friendly to apply. Simulations were conducted in different hydraulic conditions to observe the effect of froude number and submergence on intake performance. The LES (Large Eddy Simulation) model is used for turbulence modeling scheme along with the Volume Of Fluids (VOF) model to distinguish the free water surface. An experimental set-up is used to verify the numerical results of the simulations. Results exhibited that in a vertical intake, plate trashrack with the size of 2D×D was more effective than perforated trashrack with an opening rate of 74%. Vortex strength which was measured by the NГ, was decreased, dramatically in the presence of plate trashrack and reduced the vortex Class A to the vortex Class B. The perforated trashrack also reduced the strength of the vortex, but the effect was not enough to change the class of the vortex. Discharge capacity also was studied in the presence of trashracks, and regarding the results, in the presence of the plate trashrack and perforated trashrack Discharge capacity was reduced by 13% and 20% respectively, compared to the case without device.
كليدواژه هاي فارسي
آبگير قائم , گرداب , آشغالگير , سازه ضدگرداب
كليدواژه هاي لاتين
vertical intake , vortex , Trashrack , anti-vortex device
Author
Hadi Moosaviniya
SuperVisor
Ebrahim Jabbari