مطالعه عدد فرود بحراني ناشي از تنگ‌شدگي موضعي مخزن سد با لايه‌بندي خطي و خروجي نواري و نقطه‌‌اي

Investigation on the Critical Froude Number at the upstream of Local Side Contraction in a Dam Reservoir with Linear Stratification.

در مطالعه فرايندهاي هيدروديناميك زيست‌محيطي مخزن سدها، شناخت پديده تخليه‌ گزينشي مهم است. از اين روش براي تخليه آب با كيفيـت مشخص يا به‌دست آوردن آب با دماي دلخواه استفاده مي‌شود و ابزاري در مديريت بهينه منابع آب به‌شمار مي‌رود. با به‌كارگيري اين پديده مي‌توان آب مورد نياز براي مصارف گوناگون مانند آشاميدن، كشاورزي، صنعتي و مانند آن را تفكيك كرد. با توجه به‌ تاثير مهم توپوگرافي مخزن سد (برآمدگي در كف مخزن يا تنگ‌شدگي جانبي) بر تخليه‌گزينشي، در اين مقاله اثر تنگ‌شدگي بر انتشار امواج برشي (در حالت سيستم سيال با لايه‌بندي خطي و خروجي نواري و نقطه‌اي) به‌صورت آزمايشگاهي و با استفاده از روش PIV بررسي شده و عدد فرود بحراني براي پيشگيري از پيدايش تخليه گزينشي در هر يك از اين دوحالت محاسبه و نتايج به‌دست آمده با رابطه نظري موجود مقايسه مي‌شود. سپس عدد فرود بحراني در بالادست محل تنگ‌شدگي موضعي مخزن سد با رابطه تجربي ديري و جمالي (2005) در حالت سيال با لايه‌بندي خطي و خروجي نواري مقايسه و نتايج آزمايشگاهي ارايه مي‌شود. عدد فرود بحراني در حالت خروجي نقطه‌اي، در حدود 20 درصد كاهش نسبت به حالت خروجي خطي نشان مي‌دهد و رابطه تجربي ديري- جمالي (2005)، دقت مناسبي در محاسبه عدد فرود بحراني در بالادست تنگ شدگي در حالت سيال با لايه‌بندي خطي و خروجي خطي دارد.

Knowledge of technique of selective withdrawal is important in environmental hydrodynamic studies of dam reservoirs. The technique is used to obtain water of desired quality for drinking, industrial, and agricultural purposes, and is a water quality management tool of reservoirs. Considering the importance of the reservoir topography in selective withdrawal, in this paper the effects of side contraction on selective withdrawal of linearly stratified water from a point and a line sink in a reservoir is studied using Particle Image Velocimetry. The effects of contraction on propagation of shear waves and withdrawal layer thickness are discussed and the obtained critical Froude number is compared with the previous studies. The results show that the description of selective withdrawal in terms of motion of shear waves through contraction is a suitable method for predicting the critical Froude number.