27156

مطالعه عددي تأثير دماي آب بر شكل گيري و قدرت گرداب با سطح آزاد

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران گرايش آب و سازه هاي هيدروليكي

1398

1401/07/06

دكتر ابراهيم جباري، دكتر حامد سركرده

مهندسي عمران

آبگير‌ها به‌منظور انتقال آب از مخازن سد‌ها به سمت تجهيزات نيروگاهي و همچنين انتقال آب رودخانه‌ها براي مصارف گوناگون مورد استفاده قرار مي‌گيرند. يكي از انواع مختلف آبگير‌هايي كه مورد استفاده قرار مي‌گيرند، آبگير قائم است؛ اين نوع آبگير مبناي شبيه‌سازي‌هاي تحقيق حاضر در نظر گرفته شده است. در زمان بهره‌برداري از آبگير‌ها اغلب پديده نامطلوبي به‌نام گرداب تشكيل مي‌شود. گرداب‌ها موجب كاهش راندمان توربين‌ها، ايجاد ارتعاش در سيستم‌هاي تأسيساتي، افزايش افت هيدروليكي در دهانه آبگير نيروگاه و انسداد مجاري آشغالگير در اثر مكش هوا و اجسام شناور روي سطح آب، مي‌شوند. بنابراين بررسي علل به‌وجود آمدن گرداب‌ها و داشتن شناختي بر شكل‌گيري و قدرت آنها در شرايط دمايي مختلف امري مهم تلقي مي‌شود. در پژوهش حاضر، در راستاي هدف ذكر شده، با استفاده از نرم افزار متن باز OpenFOAM و مدل آشفتگي LES به بررسي ميزان تأثير دما، به‌عنوان عاملي طبيعي و متغير فصلي، بر رفتار گرداب پرداخته شده است. براي اين منظور، پس از صحت سنجي و بررسي اعتبار نتايج عددي نرم افزار مورد استفاده، شبيه‌سازي گرداب به ازاي دما‌هاي 10، 20، 30 و 40 درجه سانتي‌گراد انجام شد كه همگي مضربي از عدد 20، جهت سهولت در امر بي‌بعد سازي و سنجش نسبت به سناريوي شاهد(دماي 20 درجه سانتي‌گراد)، انتخاب شده اند. بطور كلي نتايج نهايي پژوهش حاضر ضمن اثبات رابطه مستقيم پارامتر‌هاي مشخصه گرداب با دما، شدت حساسيت پارامتر‌هاي هيدروليكي به دما را در بازه هاي مختلف، متغير نشان داد. همچنين افزايش ميزان تأثير‌پذيري گرداب نسبت به دما، با ضعيف شدن گرداب‌، نتيجه ديگري بود كه از نتايج پژوهش استخراج شد؛ به‌طوري كه كاهش دما به ميزان 10درجه سانتي گراد ، قدرت گرداب نوع A و C را به ترتيب 24% و 32.2% كاهش داد.

1401/07/23

Numerical study of the effect of water temperature on the formation and strength of free surface vortices

9/28/2023 12:00:00 AM

Reservoir water intakes are used to transfer water from reservoirs of dams to power plant equipment and to transfer river water for various purposes. One of the different types of water intakes that are used is the vertical intake. However, during the exploitation of water intakes, an undesirable phenomenon called free-surface vortex sometimes occurs . vortices reduce the efficiency of turbines, cause vibration in facility systems, increase the hydraulic loss in the water intake opening of the power plant, and block the trash racks due to air suction and floating objects on the water surface. Therefore, it is considered important to investigate vortices' causes and their formation and strength in different temperature conditions. In the present research, in line with the mentioned goal, using the open source software OpenFOAM and the turbulence model $LES$, the effect of temperature, as a natural factor and seasonal variable, on the behavior of the vortex has been investigated. For this purpose, after verifying the results of the software used, vortex simulations were performed for temperatures of 10, 20, 30 and 40 ° C, all of which are a multiple of 20 ° C. In general, the final results of the current research, while proving the direct relationship between the characteristic parameters of the vortex and temperature, showed the sensitivity of the hydraulic parameters to the temperature, different in various temperature intervals . Also, increasing the susceptibility of vortex behavior to temperature with the weakening of the vortex was another result that was extracted from the research results; So that the temperature decrease by 10 degrees, decreased the strength of the vortices of type A And C by 24% and 32.2%, respectively.

گرداب , دما , شبيه سازي گردابه هاي بزرگ , ديناميك سيالات محاسباتي , اوپن فوم

vortex , Temperature , Large Eddy Simulation , Computational fluid dynamics , OpenFOAM

Ali akbar Amini

Dr. Ebrahim Jabbari, Dr. Hamed Sarkardeh