خلاصة:
یکی از چالش های پیش روی دنیا، کنترل و استفاده بهینه از منابع آب است که هر دو اینها مستلزم مطالعات مهندسی دقیق و ساخت منطبق بر آن است. بنا به هزینه های بالا در انجام مراحل مطالعه،طراحی،خرید و ساخت تحمیلی به دولت ها، روند گسترش ساخت سازه هایی مهم و اساسی مانند سرریزها سخت و دشوار است. بنابراین، مطالعات اولیه و یافتن روش های اقتصادی و تکنیکی از درجه اهمیت بالا برخوردار است. همچنین در دنیایی زندگی میکنیم که مدل های فیزیکی و غیرفیزیکی در بهینه سازی ایده ها در طراحی، مهندسی و ساخت نقش مهمی ایفا میکنند. سرریز نیلوفری نوعی از سازه انتقال آب از مخزن بالادست به پایین دست است و این سرریز بنا به بالموس شکل بودن آن نامگذاری گردیده است. به طور کلی، سرریز نیلوفری در حالت آزاد با سرعت شعاعی و محوری عمل میکند، بنابراین در این حالت جریان آب به طور مستقیم وارد سرریز میگردد، ولی در حین وقوع پدیده گردابه بوجود آمدن سرعت مماسی، باعث میگردد که مسیر جریان از مسیر مستقیم به مسیر طولانی تر تغییر کند و این مسئله منجر به هدر رفت انرژی و کاهش ظرفیت دبی میگردد. بنابراین، یکی از راه حل های جلوگیری از این پدیده، تعبیه صفحات ضد-گردابه است. در این مقاله، از تحلیل نتایج خروجی از نرم افزار و مدل آزمایشگاهی، به دقت،شباهت و صحت مدل در مقایسه با مدل آزمایشگاهی اشاره شد و معادله قابل استناد نیز استخراج گردیده شده است.
ملخص الجهاز:
اگرچه، طراحی هیدرولیکی سازه آبگیر با لحاظ صفحات جلوگیری ککنده از گردابه است ولی در برخی موارد، شکل گیری گردابه وجود دارد چرا که در این حالت هم الزامات طراحی هم نمی تواند ارضا گردد، چون که شرایط جریان در ورودی آبگیر شدید است و همچنین عمق غرقابی موردنیاز اقتصادی نیست.
هدف از انجام این مدلسازی عددی، بررسی تاثیرات هیدرولیکی جریان مانند سرعت و هد جریان بر روی شکل گیری گردابه در سرریز نیلوفری و استفاده از صفحات ضد-گردابه در جهت جلوگیری از شکل گیری آن است.
المان های مدل آزمایشگاهی سرریز نیلوفری دانشگاه آزاد واحد مرودشت برای موفقیت در انجام این هدف، مدل سازه هیدرولیکی سرریز نیلوفری در نرم افزار AUTOCAD ساخته شد و به نرم افزار FLOW-3D در جهت مشاهده شکل گیری اولیه جریان در سرریز نیلوفری با قطرهای ورودی مختلف در حالت گردابه، وارد شد.
3 عمق بحرانی مختلف برای سرریز نیلوفری موجود از مدل آزمایشگاهی دانشگاه مرودشت و مدل عددی نرم افزار در 3 شعاع مختلف بدست امد.
تفاوت بین مقادیر عمق بحرانی مدل آزمایشگاهی و مدل نرم افزاری( سرریز نیلوفری با شعاع 16) (به تصوير صفحه مراجعه شود) شکل شماره 4ج.
تفاوت بین مقادیر عمق بحرانی مدل آزمایشگاهی و مدل نرم افزاری( سرریز نیلوفری با شعاع 16) (به تصوير صفحه مراجعه شود) شکل شماره 4ج.
شبیه سازی برای مدل های مختلف ران گرفته شد تا شرایط هیدرولیکی شکل گیری گردابه بررسی گردد.
علاوه بر آن، تاثیر عدد رینولدز، دبی، سرعت و شعاع سرریز نیلوفری بر شکل گیری گردابه بررسی عددی و مقایسه گردید.