تحليل پارامترهاي هيدروديناميكي جريان در حوضچه هاي آرامش استاندارد نوع III ,II, I

Hydrodynamic Analysis of flow in USBR Stilling Basin Types I, II, III

در پژوهش حاضر، حوضچه‌هاي آرامش نوع I،II و III بعد از صحت‌سنجي با مدل آزمايشگاهي، شبيه‌سازي عددي شده و ضمن بررسي پرش هيدروليكي، پارامترهاي هيدروديناميكي جريان مانند فشار، سرعت، شدت آشفتگي و ورتيسيتي مورد مقايسه و تحليل قرار گرفتند. از مدل‌هاي RNG و VOF براي شبيه‌سازي آشفتگي و سطح آزاد جريان استفاده شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه كارايي حوضچه نوع III و II از حوضچه نوع I بيشتر است و اين كارايي به دليل تأثير قابل توجه بلوك‌هاي پاي تندآب در حوضچه نوع III و آب پايه انتهايي در حوضچه نوع II است. همچنين وجود موانع در حين پرش هيدروليكي تأثير چنداني بر شدت آشفتگي نداشته اما در انتهاي پاياب باعث كاهش شدت تلاطم و آشفتگي شده به طوري كه اين پارامتر در حوضچه‌هاي نوع II و III نسبت به حوضچه نوع I به ترتيب در حدود 12% و 27% كمتر است و در نتيجه باعث كاهش خسارت مي شود. ورتيسيتي در حوضچه نوع II به ترتيب درحدود ۹۸٪ و ۶۷٪ نسبت به حوضچه نوع I و III كمتر است و در پاياب اين حوضچه ورتيسيتي تقريبا صفر است و فقط حركت انتقالي وجود دارد. در نتيجه اين حوضچه در آرام كردن جريان نقش مهم‌تري از دو حوضچه ديگر دارد.

In the present research, USBR stilling basin Types I, II and III were simulated numerically after validation by physical model data. Regarding position of forming hydraulic jump in each type, hydrodynamic parameters such as pressure, velocity vorticity and turbulence intensity were compared and analyzed in three standard stilling basins. RNG, VOF and FAVOR models were used to simulate turbulent, free surface and solid faces, respectively. Results showed that the performance of USBR Type III and II are greater than Type I, due to significant influence of chute blocks in Type III and end sill in Type II stilling basin. Presence of obstacles during jump had little effect on the turbulence intensity but reduced turbulence in the tail water. Therefore, turbulence in the tail water of stilling basin Type II and Type III was reduced about 11.76% and 26.72%, respectively in comparison with Type I stilling basin which caused to reduce the damage in the downstream. Vorticity in Type II was about 98% and 66.6% lower than Types I and III, respectively. In tail water of this stilling basis this parameter was about zero. Moreover, stilling basin Type II reduced the energy of flow more than Type I and Type III.