بررسی نوسان مانع با وجود مانع ثابت در بالادست کانال روباز با استفاده از مدل فیزیکی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی سازه های آبی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان

چکیده

سازه­های آبی، در برخی مواقع موانعی در مسیر حرکت آب هستند که باعث ایجاد گردابه­های نوسانی در پایین­دست موانع می­شود. این گردابه­ها نیروهای نوسانی به مانع وارد کرده و پایداری سازه را دچار مشکل می­نماید. در سال­های اخیر از این پدیده در جهت تولید انرژی پاک استفاده می­شود. در تحقیق حاضر نوسان مانع با وجود مانع ثابت در بالادست مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش­ها با استفاده از مانع مثلثی در دبی­های متغیر با فواصل مختلف مانع در بالادست صورت پذیرفت. هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر پارامترهای سرعت و فاصله مانع بالادست بر میزان فرکانس نوسانات می­باشد. با تحلیل ابعادی، پارامترهای بی­بعد عدد استروهال، عدد رینولدز و نسبت فاصله به قطر به­دست آمد. نمودارهای مربوط به رابطه عدد رینولدز و نیز فاصله به قطر در برابر اعداد استروهال ترسیم شدند. در پایان با استفاده از تجزیه و تحلیل داده­ها و نرم­افزار SPSS20 رابطه­ای جدید جهت برآورد عدد استروهال ارائه شد. با صحت سنجی رابطه ارائه شده، پیش­بینی نسبتا خوب آن مورد تایید قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of Obstacle Oscillation in the Presence of a Fix Upstream Obstacle, Using a Physical Model

نویسندگان [English]

  • MR Etminan 1
  • A Hafari 2
  • S Jalili 2
  • J Zahiri 2
1 M.Sc. Student of Water Structures., Dept. of Water Engin., Ramin Agriculture and Natural Resources University of Khuzestan, Iran
2 Assist. Prof., Dept. of Water Engin., Ramin Agriculture and Natural Resources University of Khuzestan, Iran
چکیده [English]

Hydraulic structures in some cases, cause to produce obstacles in path of the flow that create oscillating vortices in downstream of the obstacles. Vortices produce oscillating forces to the obstacle that are harmful for the stability of structure. In recent years this phenomenon is used to create clean energy. In this study, oscillation of an obstacle in the presence of a fixed obstacle at the upstream was examined. The experiments on triangular block were carried out under varying discharge and different upstream distances. The main objective of this study was to investigate the effect of parameters of velocity and upstream obstacle distance on the oscillation frequency. Using dimensional analysis, the dimensionless parameters of Strouhal number, Reynolds number and ratio of distance to diameter were obtained. The charts of the relationship of the Reynolds number and also the ratio of distance to diameter vs. the Strouhal numbers were plotted. Finally, a new relationship was presented using data analysis and spss20 software to estimate the Strouhal number. Verifying the proposed relation, confirmed a fairly good prediction of this relation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Obstacle
  • Oscillation
  • Physical model
  • Reynolds number
  • Strouhal number

مراجع

Azizi R and Ghomeshi M, 2011. Relationship between Frequency of Transverse Waves and Characteristics of Flow and Obstacles in Open Channels. Journal of Iran Water Resources Research 6 (2): 57-65.
Barrero Gil A, Pindado S and Avila S, 2012. Extracting energy from Vortex-Induced Vibrations: A parametric study. Journal of Applied Mathematical Modeling 36(7): 3153- 3160.
Bernitsas MM and Simiao G, 2007. Vortex Hydro Energy. Congress LLC NRELs 20th Annual Industry Growth, 8 November, Us Department of energy Florida.
Bernitsas MM, Raghavan K, Ben Simon Y and Garcia EMH, 2008. VIVACE (Vortex Induced Vibration Aquatic Clean Energy): A new concept in generation of clean and renewable energy from fluid flow. Journal Offshore Mechanics. Arct 130(4): 1- 15.
Bovand M, Rashidi S, Esfahani JA, Saha SC, Guc YT and Dehesht M, 2016. Control of flow around a circular cylinder wrapped with a porous layer by magneto hydro dynamic. Journal of Magnetism and Magnetic Materials401: 1078–1087.
Chang CC, AjithKumar R. and Bernitsas MM, 2011.VIV and galloping of single circular cylinder with surface roughness at 3.0×104≤Re≤1.2×105. Ocean Engineering 38: 1713–1732.
Chen Z, Yu H, Hu M, Meng G and Wen C, 2013. A review of offshore wave energy extraction system. Advances in Mechanical Engineering 5: 46-58.
Farshidianfar A and Naranjani Y, 2012. Pure and unlimited energy recovery from self-moving vibrations caused by vortices. Fluid Mechanics Journal 77: 73-85
Fitz hugh JS, 1973. Flow induced vibration in heat exchangers. proc. UKAEA/NPL International Symposium on vibration problems in industry, Keswick, England.
Jafari A and Etminan M, 2015. Investigating the production of renewable energy from the motion of fluids in dealing with barriers in the flow path. The first national conference on fluid flow, heat and mass transfer, 10 February, Isfahan.
Jafari A, Ghomeshi M, Bina M and Kashefipor M, 2012. New equation for obtaining strouhal wave number due to water passing from cylinder barriers. Journal of Irrigation Science & Engineering 34(1): 45-54.
Jafari A. Ghomesh M, Bina M and Kashefipour SM, 2010. Comparing of ten modes of oscillation occurring across the open channels. Congress IAHR-APD, The School of Engineering, 13 January, The University of Auckland New Zealand.
Kang Z and Jia L, 2013. An experiment study of a cylinder's two degree of freedom VIV trajectories. Ocean Engineering 70: 129–140.
Lee JH and Bernitsas MM, 2011. High-damping, high-Reynolds VIV tests for energy harnessing using the VIVACE converter. Ocean Engineering 38: 1697–1712.
Rao KM and Manur AG, 2013. Modeling of vortex induced vibration Based hydrokinetic energy converter. Journal of Electrical and Electronics Engineering 6: 26-31.
Rodríguez I, Lehmkuhl O, Chiva J, Borrell R and Oliva A, 2015. On the flow past a circular cylinder from critical to super critical Reynolds numbers: Wake topology and vortex shedding. International Journal of Heat and Fluid Flow 55: 91–103.
 
دانش آب و خاک
دوره 28، شماره 2
تیر 1397
صفحه 97-106

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار