پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 158 |
| تعداد شماره‌ها | 6,225 |
| تعداد مقالات | 67,685 |
| تعداد مشاهده مقاله | 114,994,518 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 89,664,438 |
شبیهسازی عددی توزیع رسوب در حوضچه رسوبگیر گردابی | ||
| تحقیقات آب و خاک ایران | ||
| دوره 52، شماره 1، فروردین 1400، صفحه 213-226 اصل مقاله (1.95 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2020.312577.668778 | ||
| نویسندگان | ||
| صارم نوروزی* 1؛ علی نقی ضیائی2 | ||
| 1گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
| 2گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران | ||
| چکیده | ||
| یکی از چالشهای اساسی در توسعه سیستمهای آبیاری و دیگر شبکههای انتقال آب، حذف رسوبات موجود در جریان ورودی به این سیستمها میباشد. حوضچه رسوبگیر گردابی (VSB) یکی از انواع رسوبگیرهای با اندازه کوچک و راندمان بالاست که با استفاده از گردابههای جریان، رسوبات را حذف میکند. مطالعات در مورد طراحی بهینه حوضچههای رسوبگیر گردابی عموما بر پایه مدلهای آزمایشگاهی و فیزیکی صورت گرفته است که نیازمند صرف هزینه زیاد بوده و زمانبر میباشد. در این پژوهش مدل SSIIM به منظور شبیهسازی میدان جریان و توزیع رسوب در VSB مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج حاصل از آن با اندازهگیریهای آزمایشگاهی مقایسه گردید. پس از اطمینان از انطباق نسبی نتایج مدلسازی با اندازهگیریهای آزمایشگاهی، اثر پارامترهای طراحی مختلف همچون اندازه ذرات رسوب ورودی، نسبت تخلیه از کف و اختلاف کف کانالهای ورودی و خروجی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که از بین پارامترهای طراحی مورد مطالعه، راندمان VSB بیشترین حساسیت را به اندازه رسوبات ورودی نشان میدهد. با افزایش نسبت تخلیه از کف، راندمان افزایش مییابد اما این افزایش راندمان در نسبتهای تخلیه بیشتر از 10 درصد کمتر از 4 درصد میباشد. همچنین افزایش اختلاف کف کانال ورودی و خروجی میتواند راندمان را تا حدود 18 درصد برای رسوبات ریزدانه افزایش دهد، در حالی که این افزایش راندمان برای رسوبات با اندازه بزرگتر، کمتر از ده درصد میباشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| حوضچه رسوبگیر گردابی؛ راندمان تله اندازی؛ مدل عددی SSIIM؛ پارامترهای طراحی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical Simulation of Sediment Distribution in Vortex Settling Basin | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Sarem Norouzi1؛ Alinaghi Ziaei2 | ||
| 1Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran | ||
| 2Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| One of the main challenges associated with the development of irrigation systems and other water distribution systems is the sediment removal from the inlet channel. Vortex settling basin (VSB) is one of the types of sediment extractors with small size and high efficiency which removes the sediments using the vortices of the flow. Studies on the proper design of VSBs are generally based on experimental and physical models which are highly costly and time-consuming. In this study, SSIIM model was evaluated for the simulation of flow field and sediment distribution in a VSB and the results were compared with experimental measurements. After ensuring the relative agreement of the model results with experimental measurements, the effect of different design parameters such as inlet sediment size, bottom outlet discharge ratio, and bed level difference between inlet and outlet channels were investigated. The results showed that among the design parameters, trap efficiency of the VSB is more sensitive to the sediment size. By increasing the bottom discharge ratio, the efficiency increases, but this increase in the efficiency barely exceed 4 % for bottom discharge ratios higher than 10 %. In addition, increasing the bed elevation difference between the inlet and outlet channels can increase the efficiency up to 18 % for fine-grained sediments, while this increase is less than 10 % for coarse-grained sediments. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Vortex settling basin (VSB), Trap efficiency, SSIIM numerical model, Design parameters | ||
| مراجع | ||
|
Almeland, S. K., Olsen, N. R., Bråveit, K., & Aryal, P. R. (2019). Multiple solutions of the Navier-Stokes equations computing water flow in sand traps. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 13(1), 199-219. Ansari, M. A., & Athar, M. (2013). Artificial neural networks approach for estimation of sediment removal efficiency of vortex settling basins. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 19(1), 38-48. Anwar, H. O. (1967). Vortices at low-head intakes. Water Power, 19(11), 455-457. Athar, M., Kothyari, U. C., & Garde, R. J. (2002). Sediment removal efficiency of vortex chamber type sediment extractor. Journal of hydraulic engineering, 128(12), 1051-1059. Athar, M., Kothyari, U. C., & Garde, R. J. (2003). Distribution of sediment concentration in the vortex chamber type sediment extractor. Journal of Hydraulic Research, 41(4), 427-438. Cecen, K., & Bayazit, M. (1975). Some laboratory studies of sediment controlling structures. In 9th Congress of ICID, Moscow (pp. 107-111). Chapokpour, J., Farhoudi, J., & Tokaldani, E. A. (2011). Turbulent flow measurement in vortex settling basin. Iranica Journal of Energy & Environment, 2(4), 382-389. Chapokpour, J., Farhoudi, J., Tokaldany, E. A., & Majedi-Asl, M. (2012). Flow Visualization in Vortex Chamber. J. Civil Eng. Urb, 2, 26-34. Curi, K. V., Esen, I. I., & Velioglu, S. G. (1979). Vortex type solid liquid separator. Progress in Water Technology, 7(2), 183-190. Ferguson, R. I., & Church, M. (2004). A simple universal equation for grain settling velocity. Journal of sedimentary Research, 74(6), 933-937. Ghobadian, R., Basiri, M., & Tabar, Z. S. (2018). Interaction between channel junction and bridge pier on flow characteristics. Alexandria engineering journal, 57(4), 2787-2795. Julien, P. Y. (1985). Motion of sediment particles in a Rankine combined vortex. CER; 84/85-6. Keshavarzi, A. R., & Gheisi, A. R. (2006). Trap efficiency of vortex settling chamber for exclusion of fine suspended sediment particles in irrigation canals. Irrigation and Drainage: The journal of the International Commission on Irrigation and Drainage, 55(4), 419-434. Mashauri, D. A. (1986). Modelling of a vortex settling basin for primary clarification of water. Ogihara, H., & Sakaguchi, S. (1984). New system to separate the sediments from the water flow by using the rotating flow. In Proceedings of 4th Congress of the Asian and Pacific Division, IAHR, Chiang Mai, Thailand (pp. 753-766). Olsen, N. R. B. (2007). A three dimensional numerical model for simulation of sediment movements in water intakes with multiblock option, User’s manual. Norwegian Univ. of Science and Technology, Trondheim, Norway. Olsen, N. R. B. (2009). A three-dimensional numerical model for simulation of sediment movements in water intakes with multiblock option. Department of Hydraulic and Environmental Engineering: the Norwegian University of Science and Technology. Olsen, N. R. B., & Hillebrand, G. (2018). Long-time 3D CFD modeling of sedimentation with dredging in a hydropower reservoir. Journal of Soils and Sediments, 18(9), 3031-3040. Patankar, S. V. (1980). Numerical heat transfer and fluid flow (Book). Washington, DC, Hemisphere Publishing Corp., 1980. 210 p. Paul, T. C., Sayal, S. K., Sakhuja, V. S., & Dhillon, G. S. (1991). Vortex-settling basin design considerations. Journal of Hydraulic Engineering, 117(2), 172-189. Rea, Q. (1984). Secondary currents within the circulation chamber sediment extractor. M. Sc. Engineering dissertation, presented to Faculty of Engineering and Applied Science, Department of Civil Engineering, Institute of Irrigation Studies, University of Southampton, England. Salakhov, F. S. (1975). Rotatio is necessary nal design and methods of hydraulic calculation of load-controlling water intake structures for mountain rivers. In Proceedings of Ninth Congress of the ICID, Moscow Soviet Union (pp. 151-161). Schlichting, H. (1979). Boundary-Layer Theory, McGraw-Hill, Inc. Sheikh Rezazadeh Nikou, N., Ziai, A., Ansari, H. (2018). Study of Vortex Settling Basin Performance for Different Discharges by Experimental and Numerical Modeling. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 12(4), 798-810 (In Farsi) Sullivan, R. H., Cohn, M. M., Coomes, J. P., & Smission, B. S. (1972). The swirl concentrator as a combined sewer overflow regulator facility. Report No: EPA-R2-72-008, US Environmental Protection Agency, Washington, DC. Svarovsky, L. 1981. Solid-Liquid sepration. Butterworth and Co. Ltd., Essex, UK: 162-188 Van Rijn, L. C. (1987). Mathematical modelling of morphological processes in the case of suspended sediment transport. Velioglu, S. G. (1972). Vortex type sedimentation tank. MSc Engineering thesis, Bogasiqi Univ., Turkey. Vokes, F. C., & Jenkins, S. H. (1943). Experiments with a Circular Sedimentation Tank. Journal of the Institution of Civil Engineers, 19(3), 193. Wilcox, D.C. (2000) “Turbulence modelling for CFD”, DCW industries, ISBN. 0-9636051-5-1 Zhou, Z., Wang, C., and Hou, J. (1989). Model study on flushing cone with strong spiral flow. In Proceedings, 4th International Symposium on River Sedimentation, Beijing, pp. 1213–1219. Ziaei, A. N. (2000). Study on the efficiency of vortex settling basin (VSB) by physical modeling (Doctoral dissertation, MSc. Thesis, Shiraz University, Shiraz, Iran). Ziaei, A.N. (2007). Generalized three-dimensional curvilinear numerical modeling of laminar and turbulent free-surface flows in a vortex settling basin. PhD Thesis, Shiraz University, Shiraz, Iran. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 247 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 206 |
||