شبیه سازی عددی اثر زاویه دریچه کشویی بر جریان و اندرکنش آن با بستر فرسایش پذیر پایین دست

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی آب، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانش آموخته دکتری مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.

3 گروه مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشگده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

چکیده

پایداری سازه‌های هیدرولیکی یکی از مسائل مهمی است که همواره مورد توجه محققین می‌باشد. تغییرات بستر ناشی از جریان عبوری اطراف سازه‌های هیدرولیکی یکی از عوامل تأثیرگذار بر این پایداری است. در مطالعه حاضر آبشستگی و رسوب‌گذاری در پایین‌دست دریچه کشویی با زوایای مختلف (30، 45، 60 و 75 درجه) با استفاده از مدل عددی Flow-3D مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است. نتایج این مدلسازی نشان داد که مدل عددی Flow-3D علاوه بر پیش‌بینی مقادیر حدی عمق و ارتفاع رسوب‌گذاری با شاخص آماری 9/0 R2=، در شبیه‌سازی شکل این تغییرات نیز نتایج قابل قبولی را ارائه می‌دهد. تغییرات بستر نشان داد که با افزایش زاویه تا 45 درجه عمق آبشستگی تا 4/3 برابر ضخامت جت جریان افزایش یافته، در حالی که برای زاویه 60 درجه با 8/2 برابر بازشدگی دریچه، حداقل مقدار را داراست. فاصله مقادیر حدی آبشستگی و رسوب‌گذاری برای زاویه 60 درجه در حدود 12 برابر ضخامت جت جریان و همچنین عرض و طول گردابه تشکیل شده در پایین‌دست دریچه به ترتیب برابر با بزرگای عمق جریان و 16 الی 17 برابر ضخامت جت جریان است. چرخش این گردابه در ناحیه بین خط جدایی جریان و دریچه، با سرعتی در حدود 10 درصد سرعت جت جریان به صورت پادساعتگرد محدود است. لذا دریچه 60 درجه با در نظر گرفتن عمق آبشستگی و ارتفاع رسوب‌گذاری، بهترین زاویه جهت طراحی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical simulation of gate angle effect on flow and its interaction with downstream erodible bed

نویسندگان [English]

  • shahab nayyer 1
  • mehran kheirkhahan 2
  • khosrow Hosseini 3
1 Ph.D. Student in Water Engineering and Hydraulic Structures, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Ph.D in water engineering and hydraulic structures, faculty of civil engineering, Semnan University, Semnan, Iran.
3 Hydraulic structures Department, Civil Engineering Facultym Semnan University, semnan , Iran
چکیده [English]

Stability of hydraulic structures is one of the main problem that usually researchers focused on it. Bed change around the hydraulic structures caused by flow is one of this effected items on stability. In this research, the scouring and sedimentation downstream of gate with different angles (30, 45, 60 and 75 degrees) has been investigated with Flow-3D software. This simulation results illustrated that Flow-3D software in addition to the prediction of scour depth and sedimentation high with R2=0.9, have acceptable results of bed shape change in simulation. The erodible bed changes showed that with increasing of angle up to 45 degrees, scour depth will increase up to 3.4 times of flow jet thickness, while for gate with 60 degrees this amount is minimum and equal to 2.8. Distance of scour and sedimentation maximum depth and high for 60 degrees was about 12 times of flow jet thickness, also wide and length of composed vortex downstream of gate were about equal to flow depth and 16 to 17 times of flow jet thickness, respectively. The vortex circulation between separation stream layer and gate, and its velocity is 10 percent of jet velocity which rotate counter clockwise. So gate with angle of 60 degrees according to scour depth and sedimentation high was the best angle for design.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flow Jet
  • Scouring
  • Sedimentation
  • Time Variation of Scouring
  • Flow-3D