بررسی عددی اثر استفاده از مانع صفحه‌ای و موانع ستونی مورب در کنترل جریان غلیظ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه صنعتی خاتم الاتبیاء (ص) بهبهان، بهبهان، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد عمران

چکیده

جریان­های غلیظ با ورود به سدهای مخزنی و رسوب­گذاری در نزدیکی بدنه سد، علاوه برکاهش عمر مفید سد باعث کاهش حجم مفید، گرفتگی دریچه­های آبیاری و صدمه به نیروگاه­ها می گردد یکی از روش­های کنترل یا استهلاک جریان غلیظ در مخازن سدها ایجاد موانع در مخازن است. لذا در این تحقیق اثر استفاده از مانع صفحه­ای و موانع ستونی زیکزاک با زوایای بدنه 60،45 و 90 درجه با استفاده از نرم افزار ANSYS-CFX بررسی شده است. نتایج حاصل از مدل­سازی نشان می­دهد که در جریان­های غلیظ زیربحرانی موانع ستونی با ارتفاع نسبی 52/0 برابر عمق جریان و با آرایش زیکزاک می­تواند موجب کاهش 60 درصدی در دبی عبوری جریان غلیظ شود و با افزایش 5 برابری تراکم موانع، دبی عبوری جریان غلیظ 6 درصد کاهش می­یابد. هم­چنین با استفاده از مانع صفحه­ای با ارتفاع نسبی 26/1 برابر ارتفاع جریان وبا زوایای 45، 60 و 90 درجه نسبت به کف می توان 50 تا 80 درصد از جریان غلیظ را کنترل نمود، در مواردی که استفاده از مانع صفحه­ای به دلیل نیاز به ارتفاع زیاد ممکن نباشد می­توان از موانع ستونی با آرایش زیکزاک و با ارتفاع کم استفاده نمود و هم­چنین چنانچه موانع نسبت به جهت جریان غلیظ به­صورت عمود (90 درجه)  قرار گیرند کارایی بیش­تری نسبت به موانع با همان طول و به­صورت مایل دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation Effect in Using Plate and Tilt Columnar Barrier in Controlling Turbidity Current

نویسندگان [English]

  • Seyed Amin Asghari Pari 1
  • Seyed Malek Mohagheghiyan 2
1 Assistant Professor, Engineering Faculty, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology., Behbahan., Iran
2 MSc. Civil Engineering
چکیده [English]

Entering turbidity current through reservoir dams and its sediment deposits by the dam body, it not only reduce dam's efficient life but also reduce effective reservoir volume, block intake structures (gates) and damage power-plants. One of the procedures for controlling turbidity current and its erosion through reservoir dams is to create barriers. So in this research, it is evaluated the impact of applying plate barriers and zigzag columnar barriers with tilt angles of 45, 60, 90 degrees against the dam body by using ANSYS-CFX software. the obtained results from a simulation indicates that in subcritical turbidity current, columnar barriers (with relative height of 0.52 equal to the flow depth and with zigzag arrangement) can cause a 60% decrease in discharge flow of turbidity current, and a 5 -fold increase in the density of the barricades, the discharge rate of the turbidity current is decreased by 6%. Furthermore, applying plate barriers with relative height of 1.26 equal to flow height and with deviation angles (tilt angles) of 45, 60, 90 degree to the floor can take under control 50 to 80 percent of the turbidity current. In some cases which it isn't possible to use the plate barriers because the high altitude is required, it can be applied the column barriers with zigzag arrangement and low height. As well as if barriers are installed in perpendicular position (90 degree) to the turbidity current direction, it will be more efficient than installing barriers with the above-mentioned length in tilt position. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Turbidity current
  • Tilt barriers
  • angle
  • ANSYS-CFX software
بصیر زاده،ح و صمدی بروجنی،ح. 1382. امکان­سنجی هدایت جریان­های غلیظ مخزن سد دز به سمت مجاری سرریز با استفاده از شافت قائم مستغرق، ششمین کنفرانس بین المللی مهندسی عمران، اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان.
رمضانی،ی و قمشی،م. 1390. بررسی میزان تأثیر جریان­های غلیظ بر روند رسوب­گذاری مخزن سد سفیدرود، نشریه آب و خاک، علوم و صنایع کشاورزی. 25. 4:.874-880.
ظهیری،ر.، کشتکار،ش.، شفاعی بجستان،م و ایوب زاده،س.ع. 1387. مدیریت رسوب مخزن سد دز با استفاده از مونیتورینگ جریان گل آلود، دومین کنفرانس ملی نیروگاه­های آبی کشور، تهران، شرکت توسعه منابع آب و نیروی ایران.
قربان مقدم،ع.، قمشی،م و نصرالله پور،ر. 1391.  بررسی آزمایشگاهی تأثیر موانع استوانه­ای شکل بر حرکت راس جریان غلیظ، نهمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، اهواز، دانشگاه شهید چمران اهواز.
قمشی،م.، زایری،م.ر.، نکوئیان فر،م. 1391. تجزیه و تحلیل نتایج جریان­های غلیظ اندازه­گیری شده در مخزن سد دز، نهمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، اهواز، دانشگاه شهید چمران اهواز.
کاهه،م.، قمشی،م.، موسوی جهرمی،س.ح. 1390. بررسی آزمایشگاهی سرعتپ یشروی جریان غلیظ بر روی سطوح زبر، علوم و مهندسی آبیاری، مجله علمی کشاورزی. 35. 1: 101-110.
کشتکار،ش.، ایوب­زاده،س.ع و فیروزآبادی،ب. 1389. بررسی پروفیل سرعت و غلظت جریان گل­آلود با استفاده از مدل فیزیکی، پژوهش­های آبخیزداری. 43:87-36.
ماروسی،م.، قمشی،م و بشاورد،ح. 1388.کنترل رسوب­گذاری توسط مانع در مخازن سدها، هشتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، اهواز، دانشگاه شهید چمران.
ماروسی،م.، قمشی،م و حسینی،م.ح. 1388.اثر مانع بر کنترل غلظت جریان­های غلیظ رسوبی در مخازن سدها، مجموعه مقالات اولین کنفرانس ملی مهندسی و مدیریت زیرساخت­ها، تهران، پردیس دانشکده­های فنی دانشگاه تهران .
محققیان،م و اصغری پری،ا. 1392.بررسی اثر ایجاد زبری در کنترل جریان غلیظ به کمک CFD، دوازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، کرج، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران.
محمدنژاد،ب و محمدیان،ع. 1388.پیشروی پیشانی جریان چگال در محیط آبی، هشتمین کنفرانس هیدرولیک ایران، تهران، دانشگاه تهران.
مرادی،ا.، قمشی،م و سروری نژاد،ب. 1390.بررسی تأثیر تغییرات پارامترهای شیب، دبی و غلظت بر شدت اختلاط جریان غلیظ در مقاطع همگرا، فصلنامه­ی تخصصی علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات خوزستان، 1. 2: 73-88.
 ورجاوند،پ.، حسین زاده دلیر،ع.، قمشی،م و فرسادی زاده،د. 1392. بررسی آزمایشگاهی تأثیر زبری­های مصنوعی برروی نوسانات لحظه­ای سرعت در جریان غلیظ نمکی، نشریه آّب و خاک، علوم و صنایع کشاورزی. 27. 4: 839-849.
Asghari Pari,S.A., Kashefipour,S.M., Ghomeshi,M., Shafaie Bajestan,M. 2010. Effects of obstacle heights on controlling turbidity currents with different concentrations and discharges. Journal of Food, Agriculture and Environment. 8:2. 930-935.
Bursik,M.I., Woods,A.W. 2000. The effects of topography on sedimentation from particle-laden turbulent density currents. Journal of Sedimentary Research, 70:1. 53-63.
Ellison,T.H., Turner,J.S. 1959. Turbulent entrainment in stratified flows. Journal of Fluid Mechanics, 6:3. 423-448.
Greenspan,H.P., Young,R.E. 1978. Flow over a containment dyke. Journal of Fluid Mechanics, 87:1. 179-192.
Nasrollahpour,R., Ghomeshi,M. 2012. Effect of Roughness Geometry on Characteristics of Density Currents Head. Indian Journal of Science and Technology, 5:12. 3783-3787.
Oehy,C., Schleiss,A. 2001. Numerical modelling of a turbidity current passing over an obstacle–Practical application in the Lake Grimsel, Switzerland. Paper presented at the Proceedings of the 2001 International Symposium on Environmental Hydraulics.
Oehy,C., Schleiss,A. 2007. Control of Turbidity Currents in Reservoirs by Solid and Permeable Obstacles. Journal of Hydraulic Engineering, 133:6. 637-648.
Prinos, P. 1999. Two-dimensional density currents over obstacles. Proc., 28 th IAHR Congress CD-ROM,Graz, Austria, Theme D.
Rottman,J.W., Simpson,J.E., Hunt,J.C.R and Britter,R.E. 1985. Unsteady gravity current flows over obstacles: some observations and analysis related to the Phase II trials. Journal of Hazardous Materials. 11. 325-340.