پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 127 |
| تعداد شمارهها | 7,196 |
| تعداد مقالات | 77,227 |
| تعداد مشاهده مقاله | 157,200,113 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 118,394,759 |
بررسی پارامترهای جریان عبوری در سرریز شوت با استفاده از نرمافزار FLOW-3D | ||
| تحقیقات آب و خاک ایران | ||
| دوره 56، شماره 2، اردیبهشت 1404، صفحه 411-431 اصل مقاله (2.17 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2024.385048.669829 | ||
| نویسندگان | ||
| مهدی تبریزچی؛ یوسف حسن زاده* ؛ محمدتقی اعلمی؛ حمیدرضا عباسزاده | ||
| گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران | ||
| چکیده | ||
| در پژوهش حاضر مشخصههای هیدرولیکی جریان از جمله سرعت، فشار جریان و اندیس کاویتاسیون در دبیهای مختلف ورودی با استفاده از نرمافزار FLOW-3D بررسی شده است. نتایج نشان داد که با عبور جریان از روی سرریز اوجی سرعت در مسیر جریان افزایش یافته و در قسمت شوت این افزایش با شیب ملایمی به روند خود ادامه میدهد. بهدلیل شیب تند قسمت تندآب، حداکثر مقدار سرعت جریان در این قسمت رخ داده و نهایتاً با ورود به قسمت حوضچه آرامش انرژی دینامیکی جریان مستهلک و به انرژی پتانسیل تبدیل میشود. مقادیر فشار جریان در راستای طولی سرریز نشان داد که مقدار این پارامتر با حرکت از بالادست به پائیندست بهدلیل افزایش سرعت جریان، کاهش مییابد و بیشترین کاهش در قسمت انتهایی تندآب رخ میدهد. بیشترین مقدار سرعت جریان بهازای دبیهای ورودی 300 (دبی مینیمم طراحی)، 830 (دبی سیلاب 10000) و 2270 (حداکثر دبی محتمل) مترمکعب بر ثانیه برابر با 25/34، 80/41 و 90/44 متر بر ثانیه بوده که در قسمت انتهایی تندآب به دست آمد. همچنین کمترین مقدار فشار جریان بهازای دبیهای مذکور بهترتیب برابر 23/1، 52/1 و 9/5- کیلو پاسکال بهدست آمد. بررسی اندیس کاویتاسیون بر روی کف مجرا نشان داد که کف مجرای سرریز بهازای تمامی دبیهای ورودی در قسمت تندآب با وقوع پدیده کاویتاسیون مواجه میگردد. بررسی اندیس کاویتاسیون بر روی دیوارههای جانبی نشان داد که دیوارههای قسمتهای سرریز اوجی، سرریز شوت و بخشهای ابتدایی تندآب از وقوع پدیده کاویتاسیون در امان هستند. این درحالی است که اندیس کاویتاسیون در قسمتهای انتهایی تندآب به کمتر از مقدار بحرانی 2/0 کاهش مییابد. بنابراین، برای اجتناب از وقوع پدیده مخرب کاویتاسیون در این ناحیه، روش هوادهی از کف و دیوارههای مجرا توصیه میشود. | ||
| کلیدواژهها | ||
| اندیس کاویتاسیون؛ سرعت جریان؛ فشار جریان؛ سرریز؛ VOF | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation of Flow Parameters in a Chute Spillway Using FLOW-3D Software | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mahdi Tabrizchi؛ Yousef Hassanzadeh؛ Mohammad Taghi Aalami؛ Hamidreza Abbaszadeh | ||
| Department of Water Engineering, Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| This study investigates the hydraulic characteristics of flow, including flow velocity, pressure, and cavitation index, at various inflow rates using FLOW-3D. The results indicate that as flow passes over the ogee spillway, the flow velocity increases, and this upward trend continues gradually along the chute section. Due to the steep slope of the chute section, the maximum flow velocity occurs here and is eventually dissipated upon entering the stilling basin, where dynamic energy is absorbed. Longitudinal pressure distribution along the spillway reveals a reduction in pressure from upstream to downstream, with the most significant decrease occurring at the downstream end of the chute. The maximum flow velocities at inflow rates of 300 (minimum design discharge), 830 (10,000-year flood discharge), and 2270 m³/s (maximum probable flood, P.M.F.) were recorded as 34.25, 41.80, and 44.90 m/s, respectively, at the downstream end of the chute. Additionally, the minimum flow pressures for these discharge rates were 1.23, 1.52, and -5.9 kPa, respectively. Examination of the cavitation index along the channel bed indicated that cavitation occurs in the chute section under all inflow conditions. However, the cavitation index assessment on the sidewalls showed that the ogee, chute, and initial sections of the chute sidewalls remain unaffected by cavitation. Conversely, the cavitation index in the downstream chute sections decreases below the critical threshold, indicating potential cavitation risk in these regions. Therefore, to prevent the occurrence of the destructive cavitation phenomenon, the implement of flow aeration method from the floor and sidewalls of the channel is recommended. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Cavitation index, Flow pressure, Flow velocity, Spillway, VOF | ||
| مراجع | ||
|
Abbaszadeh, H., Norouzi, R., Sume, V., Kuriqi, A., Daneshfaraz, R., & Abraham, J. (2023). Sill role effect on the flow characteristics (experimental and regression model analytical). Fluids, 8(8), 235. Abbaszadeh, H., Daneshfaraz, R., Sume, V., & Abraham, J. (2024). Experimental investigation and application of soft computing models for predicting flow energy loss in arc-shaped constrictions. AQUA—Water Infrastructure, Ecosystems and Society, 73(3), 637-661. Anonymous, (2007). The final report of studies on the hydraulic model of the Nazlo Dam flood discharge system. Water Research Institute of Energy Ministry, Tehran, Iran Chakib, B. (2013). Numerical computation of inception point location for flat-sloped stepped spillway. International Journal of Hydraulic Engineering, 2(3), 47-52. Chanson, H. (1997). Measuring air-water interface area in supercritical open channel flow. Water research, 31(6), 1414-1420. Chen, Q., Dai, G., & Liu, H. (2002). Volume of fluid model for turbulence numerical simulation of stepped spillway overflow. Journal of Hydraulic Engineering, 128(7), 683-688. Chinnarasri, C., Kositgittiwong, D., & Julien, P. Y. (2014, March). Model of flow over spillways by computational fluid dynamics. In Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Water Management, 167(3), 164-175. Daneshfaraz, R., Norouzi, R., Abbaszadeh, H., Kuriqi, A., & Di Francesco, S. (2022a). Influence of sill on the hydraulic regime in sluice gates: an experimental and numerical analysis. Fluids, 7(7), 244. Daneshfaraz, R., Norouzi, R., & Ebadzadeh, P. (2022b). Experimental and numerical study of sluice gate flow pattern with non- suppressed sill and its effect on discharge coefficient in free-flow conditions. Journal of Hydraulic Structures, 8(1), 1-20. Daneshfaraz R, Norouzi R, Ebadzadeh P, Kuriqi A, (2023). Influence of sill integration in labyrinth sluice gate hydraulic performance. Innovative Infrastructure Solutions, 8(4), 118. Dargahi, B. (2006). Experimental study and 3D numerical simulations for a free-overflow spillway. Journal of Hydraulic Engineering, 132(9), 899-907. Dong, Z. Y., Chen, L., & Ju, W. J. (2007). Cavitation characteristics of high velocity flow with and without aeration on the order of 50 m/s. Journal of Hydrodynamics, 19(4), 429-433. Eghbalzadeh, A., & Javan, M. (2012). Comparison of mixture and VOF models for numerical simulation of air–entrainment in skimming flow over stepped spillways. Procedia engineering, 28, 657-660. Falvey, H. T. (1990). Cavitation in chutes and spillways. Engineering Monograph 42. Water Resources Technical Publication. US Printing Office. Bureau of Reclamation. Denver. Hasanzadeh Vaighan, V., Hasanzadeh, Y., Hasan Zadeh Dalir, A., & Abdi Kardani, A. (2015). Investigation of cavitation phenomenon on Vanyar dam’s spillway using the FLUENT numerical model. Iranian Water Researches Journal, 9(3), 177-180. (in Persian) Hassanzadeh, Y., & Abbaszadeh, H. (2023). Investigating discharge coefficient of slide gate-sill combination using expert soft computing models. Journal of Hydraulic Structures, 9(1), 63-80. Hassanzadeh, Y., Abbaszadeh, H., Abedi, A., & Abraham, J. (2024). Numerical simulation of the effect of downstream material on scouring-sediment profile of combined spillway-gate. AQUA—Water Infrastructure, Ecosystems and Society, jws2024360. Jamali, T., Manafpour, M., & Ebrahimnezhadian, H. (2023). Evolution of pressure and cavitation in transition region walls for supercritical flow. AQUA—Water Infrastructure, Ecosystems and Society, 72(1), 62-82. Jan, C. D., Chang, C. J., Lai, J. S., & Guo, W. D. (2009). Characteristics of Hydraulic Shock Waves in an Inclined Chute Contraction-Experiments. Journal of Mechanics, 25(2), 129-136. Kermani, E. F., Barani, G. A., & Ghaeini-Hessaroeyeh, M. (2013). Investigation of cavitation damage levels on spillways. World Applied Sciences Journal, 21(1), 73-78. Luna-Bahena, J. C., Pozos-Estrada, O., Ortiz-Martínez, V. M., & Gracia-Sánchez, J. (2018). Experimental investigation of artificial aeration on a smooth spillway with a crest pier. Water, 10(10), 1383. Pfister, M. (2011). Chute aerators: Steep deflectors and cavity subpressure. Journal of hydraulic engineering, 137(10), 1208-1215. Pfister, M., & Hager, W. H. (2010). Chute aerators. I: Air transport characteristics. Journal of Hydraulic Engineering, 136(6), 352-359. Pfister, M., Lucas, J., & Hager, W. H. (2011). Chute aerators: preaerated approach flow. Journal of Hydraulic Engineering, 137(11), 1452-1461. Pirboudaghi, S., Khalilzadeh, GH., & Hassanzadeh, Y. (2023). Numerical investigation of cavitation phenomenon in Aghchai dam spillway by VOF method and Flow-3D software. Journal of Mechanical Engineering, 52(4), 135-144. (in Persian) Ruan, S. P., Wu, J. H., Wu, W. W., & Xi, R. Z. (2007). Hydraulic research of aerators on tunnel spillways. Journal of Hydrodynamics, Ser. B, 19(3), 330-334. Süme, V., Daneshfaraz, R., Kerim, A., Abbaszadeh, H., & Abraham, J. (2024). Investigation of clean energy production in drinking water networks. Water Resources Management, 38(6), 2189-2208. Zhenwei, M. U., Zhiyan, Z., & Tao, Z. H. A. O. (2012). Numerical simulation of 3-D flow field of spillway based on VOF method. Procedia Engineering, 28, 808-812. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 699 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 349 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب