28856

بررسي تاثير عملكرد همزمان پنج جت مستغرق دايره اي متقاطع در دولايه بر استهلاك انرژي در حوضچه هاي آرامش

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران گرايش آب و سازه هاي هيدروليكي

1399

1402/03/21

دكتر ابراهيم جباري-دكتر حامد سركرده

عمران

مستهلك كننده هاي‌انرژي به منظور جلوگيري از فرسايش بستر رودخانه وآبشستگي مورداستفاده‌قرار‌مي‌گيرند.پرش‌هيدروليكي يكي‌از روش هاي موثر اتلاف انرژي در حوضچه هاي‌آرامش است.حوضچه‌آرامش معمولاًدر پايين دست سازه هايي مانند شوت و دريچه ها براي كنترل انرژي مازاد جريان ساخته مي‌شود.حوضچه آرامش با چندجت مستغرق افقي ميتواند براي مقابله با مشكل استهلاك‌انرژي درنيروگاه‌هاي برق آبي بزرگ كه معمولاً با هد آبي بالاتر و دبي‌هاي بزرگ‌تر مشخص مي‌شوند، امكان‌پذيرباشد.هدف از عملكرد اين نوع مستهلك كننده ها، تشكيل يك پرش هيدروليكي مستغرقي‌است كه‌منجر به آشفتگي شديدجريان ميشود وبا توزيع همزمان چند جت‌ ورودي همراه است در نتيجه برريزش‌گردابه ها تأثير مي‌گذارند.در اين تحقيق با استفاده از شبيه سازي عددي به بررسي حركت و برخورد جت‌هاي مستغرق و آزاد در حوضچه هاي آرامش و تاثير آنها بر استهلاك انرژي پرداخته شده‌است. با‌به‌وجود‌آوردن شرايط تقاطع تحت زاويه هاي15^°،30^° 0^°، براي جت ها در دولايه تحتاني و فوقاني،وقطرهاي 05/0 و 075/0 مترمدلسازي عددي در نرم افزارFlow3d با مدل آشفتگي RNG انجام ميگيرد. مقايسه نتايج‌به‌دست‌آمده براي حوضچه آرامش به همراه چند جت افقي مستغرق با مقادير ميزان استهلاك انرژي پرش‌كلاسيك نشان مي‌دهد كه اين نوع حوضچه آرامش استهلاك انرژي را به طور متوسط 13 درصد بيشتر از پرش هيدروليكي كلاسيك افزايش ميدهد، علت آنرا ميتوان برهم‌كنش‌هاي قوي بين جت‌هاي مختلف دانست. بازاويه دار شدن جت ها اين اختلاف پرش مستغرق با پرش كلاسيك تا 20 درصد هم ميرسد واثرتقاطع جت ها در پرش هيدروليكي مستغرق بهتر ميباشد. متوسط استهلاك انرژي در جت¬هاي متقاطع با قطر كوچكتر، بيشتر از قطر بزرگتر مي¬باشد. متوسط استهلاك انرژي براي جت-هاي موازي و در دو قطر جت 05/0 و 075/0 متر به ترتيب 84/56 و 64/27 درصد حاصل شد، اين در حالي است كه متوسط استهلاك انرژي در جت متقاطع با زاويه 〖 30〗^° به ترتيب 17/63 و 97/34 درصد مي¬باشد.يكي از اثرات مثبت افزايش زاويه كف جت ها در كم كردن طول پرش ،كاهش طول حوضچه آرامش و در نتيجه كاهش هزينه‌ي احداث سازه مدنظر ميباشد. زماني كه جت¬ها متقاطع هستند و با 〖 30〗^°قرار مي¬¬گيرند، باعث كاهش بيشتر طول پرش و طول غلطان در حوضچه آرامش مي¬شوند. در جت¬هاي متقاطع با زاويه 30^°، متوسط طول‌پرش‌هيدروليكي در شرايط مستغرق، نيمه مستغرق و آزاد نسبت به جت¬هاي موازي به ترتيب 46/29، 43/26 و 56/25 درصد و متوسط طول غلطان به ترتيب 40/30، 34/26 و 20/30 درصد كاهش يافته است.

1402/07/14

Investigating the effect of simultaneous operation of five circular angular submerged jets in a Twin-Layer Configuration on energy dissipation in stilling basins

6/10/2024 12:00:00 AM

energy dissipators are used to avoid foundation scour, streambed erosion. Hydraulic jump is one of the effective ways of energy dissipation in stilling basins that the energy is highly dissipated by jumping. Stilling basin is usually built at the downstream of structures such as chutes and gates to controlling the energy dissipation of hydraulic jump. it seems feasible to implement MHSJ to tackle the problem of energy dissipation within large hydropower stations that are typically characterized by higher water heads and larger flowrates. The present work focuses on the numerical modeling of Multi-Horizontal Submerged Jets (MHSJ) stilling basins. This particular type of structure aims at forming a submerged hydraulic jump where the staggered distribution of inlet jets interferes with the formation of coherent turbulent structures, thus affecting vortex shedding and so contributing to more favorable sequent depth ratios and overall energy dissipation. In the present study, by using numerical simulation, the movement and impingement of submerged and free jets in stilling basin and their effect on energy dissipater have been investigated. in a stilling basin with five parallel and angular jets in a twin-layer configuration for three angle(0^°; 15^°; 30°), and 0.05 and 0.075 diameters effect of inflow condition of stilling basin on the hydraulic parameters of flow has been investigated. 3-D numerical simulation was carried out for the water flow in a stilling basin with multi-horizontal submerged jets by using the RNG turbulence and using Flow-3D software. The energy dissipation ratio in the stilling basin with five parallel offset submerged jets in a twin-layer configuration is an average of 13% larger than that of the classical jump basin The strong interaction of the jets between the upper-layer and lower-layer orifices may also contribute to the difference in the energy dissipation between them. In addition, The energy dissipation ratio angular jets this difference up to 20% larger than that of the classical jump basin. The average of energy dissipation ratio for parallel jets and in two diameters of 0.05 and 0.075 meters are 56.84% and 27.64%, respectively, while The energy dissipation ratio in the jet with an angle of 30° are 63.17% and 34.97%, respectively. jets with an angle of 30°, the average of submerged hydraulic jump length, semi-submerged hydraulic jump length and free hydraulic jump length compared to parallel jets decreased by 29.46%, 26.43% and 25.56% respectively. and the average roller length decreased by 30.40%, 26.34% and 30.20%, respectively.

حوضچه آرامش , پرش هيدروليكي , طول پرش هيدروليكي , جت هاي متقاطع , استهلاك انرژي

hydraulic jump , length of hydraulic jump , stilling basin , Energy dissipation , angular jets

dorsa khoramdel

ebrahim jabbari-hamed sarkardeh