بررسي تاثير ابعاد و موقعيت صفحات مستغرق افقي در كاهش حد استغراق بحراني آبگيرهاي قايم

Effect of the dimension and position of horizontal stationary rafts on reducing critical submergence of vertical intakes

يكي از روش‌هاي تامين نياز آبي بخش كشاورزي، آب شهري و صنعتي، برداشت آب از مخازن يا كانال‌هاي انتقال آب به‌وسيله آبگيرهاي قايم است. اين روش بيشتر با پديده تشكيل جريان‌هاي گردابي در دهانه آبگير مواجه است. اين امر باعث ورود هوا و ايجاد جريان‌هاي پيچشي در داخل مجراي انتقال مي‌شود كه به‌دنبال آن مشكلات ديگري مانند كاهش ظرفيت آبگيري، افزايش احتمال وقوع پديده خلازايي، لرزش و سر و صدا به وقوع مي‌پيوندد. در اين پژوهش به بررسي تاثير ابعاد و موقعيت صفحات مستغرق افقي در كاهش عمق استغراق مورد نياز براي جلوگيري از تشكيل گرداب با هسته هوا پرداخته شد. ابتدا آزمايش‌هايي براي تعيين منحني دبي- استغراق بحراني آبگير، بدون نصب صفحات ضدگرداب انجام شد و يك معادله بي‌بعد بر حسب استغراق نسبي و عدد فرود ارايه شد. سپس تاثير هر صفحه با ابعاد و موقعيت نصب مشخص به ازاي پنج دبي مختلف بررسي شد. عملكرد صفحات در كاهش استغراق بحراني مورد نياز نسبت به حالت بدون صفحه يا شاهد، براي هر صفحه در ابعاد و موقعيت‌هاي مختلف محاسبه شد و بر اين اساس بهترين صفحه تعيين شد. براساس نتايج به دست آمده صفحه با ابعاد d2 × d2 در موقعيت نصب d1 و با عملكرد 85/29% بهترين گزينه براي كاهش استغراق بحراني است. در ادامه نيز يك معادله رگرسيوني براي تخمين استغراق نسبي آبگير داراي صفحات ضدگرداب از روي پارامترهاي بي‌بعد عدد فرود، ابعاد نسبي صفحه و موقعيت نسبي صفحه ارايه شده است.

Agricultural, urban and industrial demands for water can be supplied by withdrawing water through reservoirs or conveying channels using vertical intakes. This method usually faces with some problems such as vortex flow formation in the inlet. This causes entrainment of air and swirling flow into the intake, which followed by some other difficulties such as reduction of intake capacity and stimulation of vibrations and cavitation inception. In this study, the effect of dimensions and position of the horizontal stationary rafts on the required submergence to suppress surface vortex (with air core) were examined, experimentally. At first some tests were carried out to determine discharge-critical submergence relationship for the condition wihtout any anti-vortex device is used. Then, a dimensionless equation was fitted between relative submergence and intake Froude number. After that, the effect of each raft with a specified dimension and position were examined for five different flow rates. The performance of rafts to reduce required submergence is calculated for each setup. Based on the results, the 2d×2d raft at the position of 1d has the best performance of 29.85%. Finally, a regression equation is fitted to predict relative submergence in the presence of the anti-vortex rafts, with respect to dimensionless param