17715

17715

بهينه سازي ديوارهاي هدايت در ورودي سرريزها

كارشناسي ارشد

سازه هاي هيدروليكي

اسفند 1395

دكتر ابراهيم جباري - دكتر حامد سركرده

عمران

سد از سازه¬هاي مختلفي تشكيل شده است كه هر كدام از اين سازه¬ها نيازمند طراحي هيدروليكي مناسب است و انجام يك طراحي مناسب، نيازمند شناخت جريان در اطراف اين سازه‌ها است. غالباً پديده¬هايي همچون كاويتاسيون و جدايش جريان به دليل عدم طراحي مناسب اين سازه¬ها بالاخص در ورودي¬ها مي-تواند رخ ¬دهد. سرريزها در شرايط اضطراري در بهره¬برداري از سدها وارد عمل مي¬شوند كه اين موضوع طراحي سازه¬هاي وابسته به آن و همچنين عملكرد آن را مورد توجه قرار داده است. وارد شدن جرياني بدون اغتشاش و همچنين متقارن به سرريزها موجب عملكرد بهتر و همچنين افزايش راندمان آن مي¬شود. اين در حالي است كه به دليل وجود عوارض طبيعي و يا زاويه¬دار بودن جريان ورودي به سرريزها غالباً طراحان مجبور به طراحي و استفاده از يكسري ديوارهاي هدايت در مخزن و ورودي سرريز هستند كه به تقارن و يكنواختي جريان كمك كند. هندسه ديوار هدايت¬كننده نقش بسزايي در كاهش آشفتگي و همچنين يكنواختي جريان ورودي به سرريز را دارد. در اين تحقيق با استفاده از نرم¬افزار Flow 3D جريان عبوري از روي سرريز شبيه¬سازي شده و نتايج حاصل از نرم¬افزار با استفاده از داده¬هاي آزمايشگاهي صحت¬سنجي شده¬اند. بعد از صحت¬سنجي نتايج حاصل از نرم¬افزار، به منظور بررسي تأثير هندسه ديوار هدايت¬كننده بر الگوي جريان بالادست سرريز و ميزان ضريب تخليه¬ آن، جريان عبوري از سرريز با تغيير دادن هندسه ديواره و ثابت نگه¬داشتن ساير پارامترها شبيه¬سازي شده ¬است. نتايج نشان داد كه افزايش انحناي قائم ديوار هدايت¬كننده، عامل اصلي يكنواخت¬تر شدن جريان ورودي به سرريز مي¬باشد، به¬گونه¬اي كه با افزايش 44% انحناي قائم، ميزان آشفتگي جريان ورودي به سرريز به ميزان 43% كاهش و ضريب تخليه¬ جريان از روي سرريز به اندازه¬ 9/12% افزايش مي¬يابد. همچنين افزايش 28% انحناي قائم در پايه¬هاي پل روي سرريز جريان كاملاً يكنواختي را روانه سرريز مي¬كند و ضريب آبگذري سرريز را به ميزان 06/11% افزايش مي¬دهد. نتايج نشان داد كه مقادير بهينه¬ طول مستقيم و دو انحناي افقي انتها و دماغه¬ي ديوار هدايت¬كننده، متأثر از توپوگرافي كانال ورودي به سرريز و ميزان انحراف محور كانال از محور سرريز هستند. به¬طور كلي افزايش طول مستقيم ديوار هدايت¬كننده، سبب كاهش سرعت متوسط و كاهش آشفتگي جريان ورودي به سرريز خواهد شد. در اين تحقيق، مقدار بهينه¬ طول مستقيم سرريز و انحناي افقي ديوار، سبب افزايش 4% آبگذري سرريز شده است. واژه‌هاي كليدي: سرريز، ديوار هدايت¬كننده، ميدان جريان، ضريب آبگذري، نرم¬افزار Flow 3D.

1396/05/17

1/1/1900 12:00:00 AM

Dams consist of different structures each of them need proper hydraulic design. A proper design is essential to know flow around these structures. Improper design of these structures causes cavitation and separation of flow, especially at entrance of these structures. For emergency situations in operation of dams, spillways performance is considerated. Symmetric flow without disturbance at entrance of spillways provides better performance, and increases spillways efficiency. Due to the curvature of approach flow, designers have to design guide walls in front of spillways. Guide walls geometry plays an important role in decreasing vortices and creating a uniform approach flow. In this study, flow behavior through Jareh spillway was simulated by using Flow 3D software, and the results of numerical simulation was validated with experimental data. Then, using numerical simulation, eva​luation of the effect of guide walls geometry on conditions of approach flow as well as performance of spillways was done. The results showed that the vertical inclination of guide walls and piers is the main affecting factor in approach flow condition through spillways. In this study, increasing 44% of vertical inclination of left guide wall resulted in turbulence energy reduction to 43% and discharge coefficient of spillway rise to 12.9%. Increasing 28% of vertical inclination of piers on spillway, flow behavior became more uniform, and discharge coefficient increased up to 11.06%. Results showed that optimal values of both the straight length and horizontal inclination of guide wall is affected by topography of approach channel, the angle between axis of approach channel, and spillway. In general, increasing straight length of guide wall, leads to reduction of average velocity and turbulence energy in approach channel. In this work, optimal value of this length increased discharge coefficient to 4%. Keywords: spillway, guide wall, flow pattern, discharge coefficient, Flow 3D.