17623

17623

بررسي تاثير جريان ورودي تحت‌فشار يا سطح آزاد بودن بر روي نوسانات فشار در حوضچه آرامش

كارشناسي ارشد

آب و سازه هاي هيدروليكي

اسفند 1395

دكتر ابراهيم جباري - دكتر حامد سركرده

عمران

يكي از رايج¬ترين سازه¬هاي مستهلك كننده انرژي، حوضچه آرامش است كه در آن با شكل¬گيري پرش هيدروليكي و عبور جريان از رژيم فوق بحراني به زير بحراني، انرژي جريان مستهلك مي¬شود. معمولاً در انتهاي سازه¬هايي مانند سرريزها، تخليه كننده¬ها، دريچه¬ها و غيره، كه جريان داراي انرژي زيادي است، به منظور جلوگيري از فرسايش و حفاظت از تاسيسات پايين دست از حوضچه آرامش استفاده مي¬شود. در اين مطالعه به بررسي تاثير نوع جريان ورودي به حوضچه شامل جريان تحت‌فشار، به عنوان مثال در پايين دست يك تخليه كننده تحتاني و جريان سطح آزاد مانند پايين دست يك شوت، بر روي پارامترهاي نوسانات فشار پرداخته مي¬شود. بدين منظور از مدل آزمايشگاهي تخليه كننده تحتاني و حوضچه آرامش سد ژاوه كه با مقياس 1:10 در موسسه تحقيقات آب ساخته شده است، استفاده گرديد. در اين تحقيق جهت شبيه سازي عددي نوسانات فشار وارد بر كف حوضچه آرامش از نرم افزار Flow-3D استفاده شده است. نتايج بدست آمده نشان مي¬دهد كه مقادير ضرايب نوسانات فشار در زير پرش وابسته به فاصله از پنجه پرش مي¬با شد. به طوريكه در ابتداي پرش هيدروليكي مقدار آن افزايش يافته تا اينكه به يك مقدار ماكزيمم مي¬رسد سپس سير نزولي دارد. جريان ورودي به حوضچه كه بصورت تحت‌فشار است به دليل بالا بودن سرعت جت ورودي داراي فشارهاي بزرگتري نسبت به جريان ورودي به حوضچه در مدل سطح آزاد است. به دليل متفاوت بودن محل پرش در دو نوع ورودي متفاوت، مجموع نوسانات فشار در 25% ابتدايي طول حوضچه بطور ميانگين 40% براي مدل سطح آزاد بزرگتر از مدل با ورودي تحت‌فشار است و در 75 % انتهايي حوضچه به دليل برخورد جت آب به ناحيه مياني ميزان مجموع نوسانات فشار 46% بزرگتر از مدل با ورودي جريان سطح آزاد است. بنابراين حوضچه آرامش با ورودي جريان تحت‌فشار در ناحيه مياني تا انتهاي حوضچه به ضخامت دال بيشتر و مدل با ورودي جريان سطح آزاد در ابتداي حوضچه به ضخامت دال بيشتري نياز دارد. واژه‌هاي كليدي: حوضچه آرامش، نوسانات فشار، نرم افزار FLOW-3D، سرريز، تخليه كننده تحتاني

1396/04/20

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Stilling basins are among the dissipater structures where constructed at downstream of high dams. In this study, effect of inlet flow type into the stilling basin on the hydrodynamic parameters of flow as well as velocity and pressure distributions, pressure fluctuations, vorticities, turbulence intensities and hydrodynamic loads was investigated. To do so, two practical and usual cases include at downstream of a bottom outlet and downstream of a chute spillway were examined and analyzed. To verify the numerical simulations, a scaled physical model was employed. To simulate turbulence phenomenon and free surface, LES and VOF models were used. Results showed that forming hydraulic jumps in the stilling basin caused pressure fluctuations with different distributions along the bottom of basin. Due to difference between strength and place of forming jump in stilling basin model downstream of chute spillway and downstream of bottom outlet, at the first 25% of the stilling basin length, the pressure fluctuations were on average 42.6% more, respectively. Moreover, at final 75% of the stilling basin length due to jet deal to mid-section, pressure fluctuations were 47.3% more, too. The total coefficient of pressure fluctuations in middle of basin’ length in bottom outlet model is 46% greater than the spillway stilling basin, and at the first 25% of the stilling basin length the spillway stilling basin 40% more than the other model. Therefore in the bottom outlet model at final 75% of the stilling basin length needs the thicker slab than the other model and at the first 25% of the stilling basin length the spillway stilling basin needs the thicker slab. Keywords: Stilling Basin-Pressure Fluctuation- FLOW-3D-Spillway- Bottom Outlet