بررسي ابعاد ناحيه گردابي در آبگير جانبي و الگوي جريان در قوس U شكل با وجود سازه‌هاي آستانه، آبشكن و ديوار جدا كننده

Investigation Dimensions of Separation Zone at Lateral Intake and Flow Pattern in a U Channel Bend with Presence Sill, Dike and Skimming Wall

هدف اصلي مهندسان هيدروليك، طراحي يك آبگير با بيشينه دبي انحرافي و كمينه رسوب ورودي به آن است. از جمله مهمترين پارامترهايي كه در آبگيرهاي جانبي مورد توجه قرار مي­گيرد، ابعاد ناحيه گردابي در آبگير، الگوي جريان سه بعدي، رسوبگذاري و ورود رسوب به داخل آبگير است. در اين پژوهش، با انجام مطالعه آزمايشگاهي در يك كانال U شكل، به بررسي تأثير عدد فرود بر مقدار رسوبات ورودي به آبگير و تعيين ناحيه گردابي در ورودي آبگير جانبي و عرض جدايي جريان در كانال اصلي با وجود سازه­‌هاي آستانه، آبشكن و skimming wall 10 درجه در سه درصد آبگيري 17، 21 و 26 درصد پرداخته شد. نسبت دبي آبگيري از عوامل مهم در شكل­‌گيري ابعاد ناحيه گردابي مي­‌باشد. به‌طوري كه با افزايش درصد آبگيري مقدار عرض و طول ناحيه گردابي كانال آبگير در آزمايش­هاي شاهد و آستانه كاهش مي­يابد. اما با اضافه ­شدن سازه skimming wall 10 درجه روند تغيير متفاوت است. به‌طوري كه در درصدهاي پايين مقدار ابعاد ناحيه گردابي كاهش زيادي يافته، با افزايش آبگيري اين ابعاد افزايش مي­يابند، اما در حالت كلي استفاده توام سازه skimming wall 10 درجه با آستانه نسبت به آزمايش­‌هاي شاهد و آستانه مقدار ابعاد ناحيه گردابي را كاهش داده و سبب افزايش عرض مفيد دبي خروجي از كانال آبگير و كاهش ناحيه جداشدگي و تجمع رسوب در ابتداي كانال آبگير مي‌­شود. با بررسي عرض جدايي جريان در سطح آب و نزديك بستر در كانال اصلي مشخص شد كه نسبت آبگيري مهمترين عامل موثر بر اين پارامتر هيدروليكي بوده است. به‌طوري ‌كه در سطح آب با افزايش درصد آبگيري مقدار اين پارامتر افزايش يافته و كاربرد سازه­هاي skimming wall 10 درجه و آبشكن به‌خاطر ايجاد جريان گردابه­ايي و افزايش هدايت جريان سطحي باعث بيشتر شدن آن مي­‌شود. اما در نزديك بستر در آزمايش‌هاي شاهد و آستانه با افزايش درصد آبگيري مقدار اين پارامتر افزايش مي­يابد. ولي به‌كارگيري توام سازه‌هاي skimming wall 10 درجه و آستانه باعث كاهش مقدار عرض جدايي جريان در نزديك بستر با افزايش درصد آبگيري شده و با اضافه شدن سازه آبشكن به دو سازه ديگر مقدار عرض جدايي جريان كاهش بيشتر مي­‌يابد.

The percentage of flow diversion is the major cause of the formation of dimensions of separation zone such that with increasing the percentage of flow diversion, width and length of the separation zone decreased in the basic and sill experiments. However, by adding a 10ᵒskimming wall, the changing trend is different. At low percentage of flow diversion, dimensions of the eddy area decreased significantly and it increased with increasing the percentage of flow diversion. However, in general, the simultaneous usage of a 10 degree skimming wall and sill structures compared to basic and sill experiments, dimensions of separation zone in lateral intake decreased and the useful width of outlet flow at lateral intake increased and the separation zone and sediment accumulation at the entrance of lateral channel decreased. By examining the effect of the Froude number of flow (inlet flow) on dimensions of the eddy region, this parameter did not have any significant effect on it and its low impact could be connived. By investigating the width of separation line of flow in the surface and near the bed of channel bend, it was found that the flow diversion rate was the most important factor affecting this hydraulic parameter; since, at surface level of flow with increasing flow diversion ratio, this parameter increases and due to the creation of secondary flow and the change of surface flow pattern under the influence of the simultaneous application of a 10 degree skimming and dike structures, this parameter increases more. However, near the bed, in basic and sill experiments, this parameter increases with increasing flow diversion rate. However, the simultaneous application of 10-degree skimming and sill structures, the width of separation line of flow near the bed reduces by increasing the diverted flow separation line decreases more.