میدان جریان در بالادست یک خروجی تحت شرایط بستر ثابت و فرسایش متعادل
چکیده
رفتار جریان در بالادست یک خروجی دایره ای به همراه یک آبگذر در تراز کف (آغازی)، در حالت‌های، بستر ثابت و شرایط فرسایش دائمی(بستر متحرک) بررسی شد و آزمایشات در سه حالت مختلف ازنظر ارتفاع آب و اندازه رسوبات انجام شد. مولفه های طولی و عرضی سرعت در محورهای عمودی و افقی که از مرکز خروجی عبور می‌کرد اندازه گرفته شد. افت سرعت در قسمت بالادست خروجی، (در طول خط میانی سوراخ خروجی) برای مورد با بستر ثابت، آرام تر از مورد با خروجی آزاد بود. تحت شرایط فرسایش متعادل، افت سرعت از نمودار سرعت خروجی آزاد به خروجی با شرایط بستر ثابت انتقال پیدا میکند. در بالادست خروجی، نمودارهای سرعت طولی در تراز افقی و در مکانهای متفاوت ، به هر دوحالت با بستر ثابت و متحرک شبیه بود و نمودار سرعت طولی در محور عمودی هم به هر دوحالت شباهت داشت. بیشترین مقدار سرعت جریان برای هر دو مورد، در پایین خط میانی دهانه خروجی بود و موقعیت بیشترین افت سرعت و فاصله از بالادست خروجی نیز تعیین شد. برای شبیه سازی رفتار جریان در بالادست خروجی یک مدل جریان سه بعدی، برای هردوحالت بستر ثابت و فرسایش متعادل (بستر متحرک) استفاده شد. این مدل میدان سرعت در بالادست را برای هر دوحالت بستر ثابت و بستر متحرک به درستی پیش‌بینی کرد.
مقدمه
خروجی ها بخش های جدایی ناپذیر در سازه های هیدرولیکی هستند و از خروجی های موجود در کف سد ها می‌شود برای تولید برق، کنترل کردن جریان و یا رفع رسوبات استفاده کرد. جذب ماهی در حین تولید نیروی برق از نگرانی های عمده در این فرآیند است زیرا به بزرگی سرعت و شتاب در نزدیکی خروجی وابسته است (Countant and Whitney 2000). بنابراین مطالعه در مورد میدان جریان بالادست خروجی ها برای شرایط مختلف مفید است.
نتیجه گیری‌ها
رفتار جریان در بالادست خروجی دایره‌ای، تحت تاثیر بستر ثابت و فرسایش متعادل محاسبه و سه اندازه مختلف از رسوبات در این آزمایش استفاده شد همچنین سه تراز مختلف آب بالاتر از خروجی برای بستر ثابت و برای هر اندازه مختلف رسوبات، در بستر متحرک آزمایش شد. نزدیکی تراز آب به بستر (ترازپایین)، سراسر ناحیه را محدود میکند که باعث می‌شود سیال با برخورد به بستر و برگشت، رفتار جریان را در بالادست خروجی تغییر دهد. سرعت طولی ماکسیمم در هر نقطه در بالادست خروجی برای بستر ثابت و بستر متحرک، در قسمت زیر مرکز خروجی اتفاق می‌افتد در حالیکه این پدیده در خروجی های آزاد، در طول خط میانی خروجی دیده می‌شود. با انتخاب طول و مقیاس سرعت مناسب، نمودار طولی سرعت در صفحه افقی در مکانهای مختلف بالادست خروجی، از مرکز خروجی عبور میکند که در هر دوحالت بستر ثابت و بستر متحرک یکسان است. تغییرات مقیاس طول با فاصله از بالادست خروجی برای هر دو مورد بصورت خطی است بعلاوه نمودار سرعت برای بستر متحرک نسبت به بستر ثابت، با سرعت بیشتری پراکنده می‌شود.
Abstract
Flow behavior upstream of a circular orifice with the invert at the bed level (initially) is investigated under fixed bed and equilibrium scour (mobile bed) conditions. The experiments are performed under three different constant heads and sediment sizes. Longitudinal and vertical components of velocity are measured in the vertical and horizontal planes passing through the center of the orifice. The velocity decay upstream of the orifice (along the centerline of the orifice) is slower for the fixed bed case than for the unbounded orifice. Under equilibrium scour condition, the velocity decay transitions from the velocity profile for the unbounded orifice to the fixed bed condition. The longitudinal velocity profiles in the horizontal plane at different locations upstream of the orifice are found to be similar for both fixed and mobile bed cases. The longitudinal velocity profiles in the vertical plane are also found to be similar for each case. The maximum velocity is found to occur below the centerline of the orifice for both cases. The location and decay of maximum velocity with distance upstream of the orifice are quantified. A three-dimensional flow model is used to simulate the flow behavior upstream of the orifice under fixed bed and equilibrium scour conditions. The model accurately predicts the velocity field upstream of the orifice under both fixed bed and mobile bed conditions.
Introduction
Orifices are common appurtenances in hydraulic structures. Orifices near the base of dams may be used for hydropower generation, flow control, and/or sediment removal. Fish entrainment during hydropower generation is another major concern because it depends on velocity magnitude and acceleration field near the orifice (Coutant and Whitney 2000). Thus, studying the flow field upstream of orifices is of interest under variety of situations.
Conclusions
Flow behavior upstream of a circular orifice is investigated under fixed bed and equilibrium scour conditions. Three different sediment sizes are used. Three different heads over the orifice are used for the fixed bed case and for each sediment size in the mobile bed case. The proximity of the bed restricts the area through which the fluid can be withdrawn and changes the flow behavior upstream of the orifice. The maximum longitudinal velocity at any location upstream of the orifice for the fixed bed and mobile bed cases occurs below the center of the orifice, whereas it occurs along the centerline of the orifice for the unbounded orifice. By choosing suitable length and velocity scales, the longitudinal velocity profiles in the horizontal plane passing through the center of the orifice at different locations upstream of the orifice are similar for both fixed bed and mobile bed cases. The variation of length scale with distance upstream of the orifice is found to be linear for both cases, with velocity profile for the mobile bed case spreading faster than the fixed bed case.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
مقدمه
تهیه نمونه های آزمایشی
نمونه آنالیز عددی
نتایج
تغییرات سرعت طولی در طول خط میانی خروجی
نمودار سرعت طولی در صفحه افقی
نمودار سرعت طولی در صفحه عمودی
نمودار سرعت عمودی در صفحه عمودی
نتیجه گیری‌ها
منابع
Abstract
Introduction
Experimental Setup
Numerical Model
Results
Variation of Longitudinal Velocity along the Centerline of the Orifice
Longitudinal Velocity Profiles in Horizontal Plane
Longitudinal Velocity Profiles in Vertical Plane
Vertical Velocity Profiles in the Vertical Plane
Conclusions
References
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه