بررسي تاثير شكل پرتاب كننده جامي در سرريز شوت با استفاده از مدل عددي

Numerical simulation of overflow with consider of shape of flip bucket in chute spillway

سابقه و هدف: جريان بر روي سرريزها عموماً جرياني فوق بحراني با انرژي جنبشي بالا هست. به همين دليل استفاده از مستهلك كننده هاي انرژي بر روي سرريزها امري اجتناب ناپذير است. پرتاب كننده جامي شكل يكي از اجزاي سرريز سد براي اتلاف انرژي است. در اين تحقيق به بررسي و مقايسه پارامترهايي همچون عمق جريان، سرعت جريان، عدد فرود جريان، عدد كاويتاسيون بر روي پرتاب كننده هاي جامي دايره اي و دو نوع پرتاب كننده هاي جامي مثلثي معرفي شده پرتاب كننده هاي جامي مثلثي نوع A و B پرداخته شده است. مواد و روش ها: در اين تحقيق با مطالعه بر روي مدل فيزيكي سرريز سد بالارود به مدل سازي عددي آن در نرم افزار FLOW-3D پرداخته شد. در مدل سازي از روش حجم سيال VOF و مدل تلاطمي RNG استفاده شد. در اين تحقيق پس از معرفي دو نوع پرتاب كننده جامي مثلثي تحت عنوان هاي A و B و همچنين پرتاب كننده جامي دايره اي به بررسي آن ها در سرريز سد بالارود پرداخته شد. در اين تحقيق 5 دبي مورد بررسي قرار گرفت كه شامل دبي طراحي و PMF جريان نيز هست. سپس به مقايسه بين نتايج آزمايشگاهي و عددي در 20 مقطع مدل آزمايشگاهي و عددي پرداخته شده است. سپس به مقايسه بين مدل هاي عددي دو نوع پرتاب كننده جامي مثلثي و پرتاب كننده جامي دايره اي پرداخته شده است. تجزيه و تحليل نتايج اين تحقيق منجر به پيشنهاد يك نوع پرتاب كننده جامي مثلثي به عنوان جايگزين مناسب براي پرتاب كننده جامي دايره اي گرديد. يافته ها و نتيجه گيري: نتايج مقايسه بين مدل عددي و آزمايشگاهي نشان داد كه مدل عددي داراي خطايي معادل 15 درصد مي باشد. بررسي رفتار هيدروليكي سه نوع پرتاب كننده همچنين نشان مي دهد كه پرتاب كننده جامي دايره اي يك نوع رفتار بينابيني در بررسي در مقايسه با دو نوع پرتاب كننده جامي مثلثي A و B مورد بررسي در پارامترهاي عمق، سرعت، عدد فرود از خود نشان مي دهد. همچنين رفتار عمق جريان در اين سه نوع پرتاب كننده جامي دقيقاً عكس رفتار سرعت و عدد فرود است. همچنين در مورد سه پارامتر سرعت و عدد فرود و عمق بايد گفت كه رفتار قسمت انتهايي شوت نيز نسبت به جام نيز كاملاً برعكس است. بررسي رفتار عدد كاويتاسيون اين سه پرتاب كننده نيز نشان داد كه پرتاب كننده نوع A به عنوان جايگزين مناسب و مطمئن در مقايسه با پرتاب كننده دايره اي معرفي گرديد و استفاده از پرتاب كننده مثلثي نوع B توصيه نگرديد. همچنين بررسي رابطه بين عدد فرود و عدد كاويتاسيون در ناحيه انتهايي شوت و پرتاب كننده جامي شكل نشان مي دهد كه در يك نقطه بحراني بيشترين پتانسيل خوردگي رخ مي دهد و لزوماً در بيشترين عدد فرود، بيشتر ين پتانسيل خوردگي رخ نمي دهد.

Background and objectives: Flip bucket is one part of dam spillways for energy dissipation. Flip bucket are a standard element of dam spillways for an efficient energy dissipation if takeoff velocities are large, and stilling basins cannot be applied. Materials and methods: This study investigates the hydraulic performance of a triangular-shaped, rather than the conventional circular-shaped, bucket placed at the takeoff of flip bucket. In this research we survey and compare some hydraulic parameters like depth, velocity, frude number and cavitation number on triangular and circular flip bucket. In simulation, we used volume of fluid(VOF) method and k-ε (RNG) turbulence model. Results: Analyze of results of this research proposed a kind of triangular flip bucket instead of circular flip bucket and also shows that the circular flip bucket has a middle behavior in compare with two kinds of triangular flip buckets in investigation in depth, frude number and cavitation number. Conclusion: Investigation in behavior of cavitation number of these three flip buckets shows that flip bucket A is a good and proper substitution in contrast with triangular flip bucket B. Also surveying of connection between frude number and cavitation number in end of chute and flip bucket which has critical point that maximum potential of cavitation and this point is not necessary in maximum discharge. Background and objectives: Flip bucket is one part of dam spillways for energy dissipation. Flip bucket are a standard element of dam spillways for an efficient energy dissipation if takeoff velocities are large, and stilling basins cannot be applied. Materials and methods: This study investigates the hydraulic performance of a triangular-shaped, rather than the conventional circular-shaped, bucket placed at the takeoff of flip bucket. In this research we survey and compare some hydraulic parameters like depth, velocity, frude number and cavitation number on triangular and circular flip bucket. In simulation, we used volume of fluid(VOF) method and k-ε (RNG) turbulence model. Results: Analyze of results of this research proposed a kind of triangular flip bucket instead of circular flip bucket and also shows that the circular flip bucket has a middle behavior in compare with two kinds of triangular flip buckets in investigation in depth, frude number and cavitation number. Conclusion: Investigation in behavior of cavitation number of these three flip buckets shows that flip bucket A is a good and proper substitution in contrast with triangular flip bucket B. Also surveying of connection between frude number and cavitation number in end of chute and flip bucket which has critical point that maximum potential of cavitation and this point is not necessary in maximum discharge.