مطالعه عددي عملكرد هم‌زمان سرريز و آبگير سد و نيروگاه جرياني

Numerical study on simultaneous operation of spillway and power intake of run-of-river hydropower dam

در نيروگاه‌هاي جرياني به دليل كوچكي مخزن با كوچك‌ترين سيلابي سرريز سد شروع به كار مي‌كند. در پژوهش حاضر با تشكيل 16 گرداب در كلاس‌هاي مختلف به بررسي تأثير عملكرد هم‌زمان سرريز و آبگير نيروگاه در سد و نيروگاه مسجدسليمان پرداخته‌شده است. روش VOFو مدل LES در شبيه‌سازي سطح آزاد و آشفتگي مورداستفاده قرار گرفت. با مقايسه هزينه محاسبات و مقدار خطا، اندازه شبكه 5 ميلي‌متر براي مدل‌سازي به‌عنوان اندازه شبكه‌بندي مناسب تعيين شد. در گرداب‌هاي كلاس A زماني كه جريان سرريز در بيشترين حالت خود قرار دارد؛ در عدد فرود (Fr) 3/7 و در عمق استغراق نسبي (S/D) 1/5،2/1 و 2/4 باعث كاهش 23%، 36% و 68% قدرت گرداب مي‌شود. نتايج حاكي از آن است كه جريان سرريز باافزايش S/D يا افزايش دبي سرريز تأثير بيشتري بر قدرت گرداب دارد. جريان سرريز در گرداب‌هاي شكل‌گرفته كلاس A باعث حذف گرداب نمي‌شود، اما باعث تغيير كلاس گرداب به نوع B و C در بعضي از حالات مي‌شود؛ اما در گرداب‌هاي تشكيل‌شده كلاس B و C با عملكرد هم‌زمان سرريز و آبگير به‌طور كامل گرداب‌ها از بين مي‌روند و چرخشي در سطح مخزن ديده نمي‌شود.

In the present study, by forming 16 vortices in different classes using Flow- 3D software, the effect of simultaneous operation of spillway and power intakes in Masjed Soleyman dam was investigated. Volume of Fluid (VOF) method and Large Eddy Simulation (LES) model were used for simulating free surface and turbulence, respectively. Regarding the cost of calculations and the amount of error, the mesh size of 5 mm was selected. In Class A vortices when the spillway flow is at its peak, the strength of formed vortices reduced about 23%, 36%, and 68% in different intake submerged depths. Results showed that by increasing the discharge of spillway, the formed vortices were weaker. Moreover, spillway flow could not eliminate formed vortices in Class A, but it caused to change the vortex class to B and C in some cases; however, in the formed vortices of Class B and C, with simultaneous operation of the spillway and power intakes, the vortex disappear completely and rotation was not observed on the surface of the reservoir.