تأثیر ابعاد و نوع شبکه صفحات ضدگرداب افقی در کاهش استغراق بحرانی آبگیرهای قائم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

2 دانشگاه تبریز

چکیده

آبگیرهای قائم از سازه‌های متداول برای تأمین آب از طریق مخازن و یا کانال‌های انتقال، برای مصارف کشاورزی، شهری و صنعتی هست. بهره‌برداری از این سازه عاری از مشکلات نبوده و مواردی نظیر پدیده تشکیل جریان‌های گردابی در دهانه آبگیر و ورود هوا مشاهده می‌گردد. به سبب این پدیده مشکلات دیگری مانند کاهش ظرفیت آبگیری، وقوع پدیده خلأزایی، لرزش و سر و صدا ایجاد می‌شود. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی تأثیر ابعاد و نوع مش صفحات مستغرق افقی روی عمق استغراق بحرانی آبگیرهای قائم پرداخته شده است. ابتدا آزمایش‌هایی برای تعیین منحنی دبی-استغراق بحرانی آبگیر، بدون نصب صفحات ضدگرداب انجام شد و یک معادله بی‌بعد بر حسب استغراق نسبی و عدد فرود ارائه گردید. سپس تأثیر هر صفحه با ابعاد معلوم و مش مشخص در یک موقعیت از پیش تعیین‌شده به‌ازای پنج دبی مختلف بررسی گردید. عملکرد صفحات در کاهش استغراق بحرانی برای هر صفحه با ابعاد و مش مختلف محاسبه شد که بر این اساس صفحه SP 2dبا عملکرد 2/46% بهترین عملکرد را در کاهش استغراق بحرانی از خود نشان داد. در ادامه نیز یک معادله رگرسیونی برای تخمین استغراق نسبی آبگیر دارای صفحات ضدگرداب از روی پارامترهای بی‌بعد عدد فرود، ابعاد نسبی صفحه و مساحت نسبی مش صفحه ارائه گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Dimensions and Mesh Type of Anti-Vortex Horizontal Plates on Critical Submergence Reduction of Vertical Intakes

نویسندگان [English]

  • D Farsadizadeh 1
  • A Hosseinzadeh Dalir 1
  • N Nasehi Oskuei1 2
چکیده [English]

Vertical intakes are common structures to supply water through reservoirs or conveying channels for agricultural, urban and industrial zone’s demand. Of course, this method has its problems and some difficulties such as vortex flow formation at inlet and air entrance are observed, which cause rather problems, e.g. reduction of intake capacity and motivation of vibrations and cavitation initiation. In this research the effects of dimensions and mesh type of the horizontal stationary plates on critical submergence of vertical intakes were studied experimentally. First, some tests were carried out to determine discharge-critical submergence relation for a condition with no anti-vortex device establishment. Then, a dimensionless equation was fitted between relative submergence and intake Froude number. Finally, the effect of each plate with a specified dimension and mesh type were examined at a constant situation for five different flow rates. The performance of plates in reducing critical submergence was calculated for each setup. Based on the results, the SP 2d plate had the best performance of 46.2%. Also, a regression equation was fitted to predict relative submergence in the presence of anti-vortex plates, using dimensionless parameters of Froude number, relative plate dimensions and relative mesh area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Critical submergence
  • Horizontal anti-vortex plates
  • Surface vortex
  • Vertical Intake
منابع مورداستفاده
پرتوی‌آذر ش، فرسادی‌زاده د، حسین‌زاده دلیر ع، سلماسی ف و صدرالدینی ع الف، 1389. تخمین استغراق بحرانی در آبگیر سد آیدوغموش با کاربرد مدل Fluent. نشریه دانش آب و خاک، جلد 1/20، شماره 3، صفحه‌های 1 تا 14.
زمردیان س‌م‌ع و باقری سبزواری م‌ر، 1384. تأثیر سرعت و جهت جریان در خروجی کانال تقرب مستطیلی شکل با انتهای مسدود بر ضریب تخلیهآبگیر قائم. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، جلد9، شماره4، صفحه‌های 1 تا 16.
کبیری سامانی ع، 1379. تعیین توپولوژی بهینه در طرح صفحات کاهش گرداب آبگیرها. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده عمران. دانشگاه صنعتی شریف. 167 صفحه.
نادری و، فرسادی‌زاده د، حسین‌زاده دلیر ع و ارونقی ه، 1394. تأثیر ابعاد صفحات مشبک قائم بر عمق استغراق بحرانی در آبگیرهای قائم با دهانه زنگوله‌ای. نشریه دانش آب و خاک، جلد 25، شماره 1، صفحه­های 13 تا 24.
ناصحی اسکویی ن، 1391. بررسی عملکرد صفحات مستغرق افقی در کاهش حد استغراق بحرانی آبگیرهای قائم،پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز. 127 صفحه.
Allen SD, 2008. The Influence of Debris Cages on Critical Submergence of Vertical Intakes in Reservoirs.Thesis of M.S. in Civil and Environmental Engineering.Utah State University.67 p.
Daggett LL and Keulegan GH, 1974.Similitude in free-surface vortex formation. Journal of Hydraulics Division ASCE 100(11): 1565-1580.
Gordon JL, 1970. Vortices at intakes. Water Power 22(4):137-138.
Hite JE and Mih WC, 1994.Velocity of air-core vortices at hydraulic intakes. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 120(3): 284-297.
Jain AK,RangaRaju KG and Garde RJ, 1978.Vortex formation at vertical pipe intakes.Journal of Hydraulics Division ASCE 104. HY10: 1429-1445.
Knauss J, 1987. Swirling Flow Problems at Intakes.IAHR Hydraulic Design Consideration. A.A. Balkema, Rotterdam. Vol.1. 165 p.
Kocabas F and Yildirim N, 2002.Effect of circulation on critical submergence of an intake pipe. Journal of Hydraulic Research 40(6): 741-752.
Odgaard AJ, 1986. Free-surface air core vortex. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 112(7):610-620.
Quick MC, 1970.Efficiency of air-entraining vortex formation at water intakes. Journal of Hydraulics Division ASCE 96 HY7: 1403-1416.
Reddy YR and Pickford JA, 1972.Vortices at intakes in conventional sumps. Water Power 24(3):108-109.
Rindels AJ and Gulliver JS, 1983. An Experimental Study of Critical Submergence to Avoid Free-surface Vortices at Vertical Intakes. Saint Anthony Fall Hydraulic Laboratory. Project Report No. 224. 78 p.
Yildirim N and Kocabas F, 1995. Critical submergence for intakes in open channel flow. Journal of Hydraulic Engineering 121(12): 900-905.
Yildirim N and Kocabas F, 1998.Critical submergence for intakes in still-water reservoirs. Journal of Hydraulic Engineering 124(1): 103-104.
Yildirim N,Kocabas F and Gulcan SC, 2000. Flow-boundary effects on critical submergence intake pipe. Journal of Hydraulic Engineering 120(4): 288-297.
Zeilinski P B and Villemonte J R, 1968. Effect of viscosity on vortex orifice flow. Journal of Hydraulics Division 94(3): 745-753.