شبيه سازي عددي تاثير صفحات مستغرق بر جريان ثانويه در قوس 180 درجه در مقابل دهانه آبگيرجانبي

Numerical simulation of the effect of submerged vanes on strength of secondary flow at 180° bend with lateral intake

چكيده 1 صفحات مستغرق سازه هايي مي باشند كه در كف رودخانه با زاوي هاي نسبت به جريان اصلي نصب مي شوند. عملكرد اصلي اين صفحه ها ايجاد جريان ثانويه است. سيستم صفحه ها مي تواند در انتقال رسوبات از مقابل دهانه آبگير به كار رود. مطالعه تاثير استفاده از صفحات مستغرق بر قدرت جريان ثانويه در قوس و احتمال انحراف جريا نهاي پر رسوب نزديك كف از اهداف اصلي اين پژوهش مي باشد. شبيه سازي شامل دو حالت وجود صفحات مستغرق در مقابل دهانه آبگير و بدون صفحات است. به اين منظور معادله هاي سه بعدي ناوير استوكس براي جريان آشفته در آبگيري جانبي از كانال صورت Fluent قوسي 180 درجه با روش عددي حل شده و حل معادله ها با استفاده از نرم افزار گرفته و نتايج به دست آمده از مدل سازي در هر دو حالت با نتايج آزمايشگاهي موجود صح تسنجي شده است. نتايج مدل سازي نشان مي دهد كه جريان ثانويه حول صفحات مستغرق در جهت جريان ثانويه اصلي در قوس مي باشد، بنابراين با تشديد قدرت جريان ثانويه در مقابل دهانه آبگير، در انحراف جريان هاي پر رسوب نزديك كف از مقابل دهانه آبگير و انحراف بيشتر جريا نهاي سطحي به سمت آبگير موثر است. به اين ترتيب آبگيري بيشتر از جريان سطحي با مقدار رسوب كمتر فراهم خواهد شد. ناحيه جدايي جريان در لبه داخلي قوس در مقابل دهانه آبگير عريض تر شده و صفحات از تشكيل ناحيه سكون زيني در پايي ندست آبگير و جريا نهاي برگشتي به سمت آبگير جلوگيري كرده، از اين رو رسوب كمتري وارد آبگير خواهد شد. واژه هاي كليدي: صفحات مستغرق، قوس 180 درجه، قدرت جريان ثانويه، آبگير

Submerged vanes are plane structures placed on river bed with an angle to the approach flow which cause secondary flow. They can be used to reduce sediment entrainment to water intake structures. Studying the effect of submerged vanes on the strength of secondary flow and possible sediment diversion near the bed are the goals of this paper. The simulation includes two cases, one in which submerged vanes are placed in front of the intake and the other for no vanes. Therefore, three- dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations for turbulent flow in front of intake in 180° bend was solved numerically. The CFD solver FLUENT was used to solve equations and the results of numerical models were compared with available experimental data. Investigations showed that the secondary flow around vanes was at the same direction of main secondary flow. Therefore by intensifying, it causes more deviation of near bed streamlines toward the inner bank and surface streamlines toward the outer bank. Furthermore, it causes more water diversion with less amount of sediment. The separation zone at main channel is widening near the surface of inner bank and the vanes prevent the formation of the saddle stagnation zone and reverse flow toward the intake in main channel, so that less sediment enter into the intake. Keywords: Submerged vanes, 180° bend, Strength of secondary flow, Intake