تحلیل تأثیر ارتفاع و فاصله زبری بر ویژگی‌های پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش پایین‌دست سرریز اوجی
محورهای موضوعی : تحلیل، طراحی و ساخت سازه های آبی
محمدحسین احمدی
1
*
,
امیر وکیلی
2
,
روزبه آقامجیدی
3
1 - گروه عمران، واحد بیضا، دانشگاه آزاد اسلامی، بیضا، ایران.
2 - گروه عمران، واحد بیضا، دانشگاه آزاد اسلامی، بیضا، ایران.
3 - گروه عمران، واحد سپیدان، دانشگاه آزاد اسلامی، سپیدان، ایران
کلید واژه: نرم افزار فلوئنت, پرش هیدرولیکی, سرریز اوجی, زبری, مدل دوفازی,
چکیده مقاله :
هدف از پژوهش حاضر، بررسی تأثیر زبری و تغییر ارتفاع و فاصله آن‌ها بر روی خصوصیات پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش پایین‌دست سرریز اوجی است. بدین منظور با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت، شبیه‌سازی عددی الگوی جریان و تحلیل مشخصات هندسی سرریز اوجی به همراه دریچه انجام شد. روش شبیه‌سازی مورد استفاده در این مطالعه، روش حجم سیال (VOF) است که برای مدل‌سازی جریان‌های چندفازی به‌کار می‌رود. نتایج نشان داد که استفاده از زبری در کف کانال تأثیر قابل‌توجهی بر کاهش طول و عمق ثانویه پرش هیدرولیکی دارد. به‌طور خاص، با افزایش ارتفاع زبری، نسبت عمق ثانویه به عمق اولیه کاهش یافت که این امر ناشی از کوتاه‌تر شدن طول پرش هیدرولیکی و نزدیک‌تر شدن عمق اولیه و ثانویه به یکدیگر به دلیل برخورد جریان با زبری است. از سوی دیگر، افزایش ارتفاع زبری منجر به انحراف بیشتر جریان در کف کانال می‌شود. بر اساس نتایج، بهترین فاصله برای زبری‌ها فاصله 2 سانتی‌متری بین آن‌ها است که عملکرد بهینه‌ای از لحاظ کاهش طول پرش هیدرولیکی و تنظیم جریان ارائه می‌دهد. نتایج به وضوح نشان می‌دهند که تغییرات در پارامترهای زبری، به ویژه ارتفاع و فاصله آن‌ها، نقش مهمی در بهبود عملکرد حوضچه آرامش و کنترل پرش هیدرولیکی دارند.
In the present study, the aim is to investigate the effect of roughness and the change in their height and distance on the characteristics of the hydraulic jump in the downstream stilling basin of the ogee spillway. For this purpose, numerical simulation of the flow pattern and analysis of the geometric characteristics of the ogee spillway with the gate were performed using the Fluent software. The simulation method used in this study is the volume of fluid (VOF) method, which is used to model multiphase flows. The results showed that the use of roughness in the channel bottom has a significant effect on reducing the length and secondary depth of the hydraulic jump. In particular, with increasing roughness height, the ratio of secondary depth to primary depth decreases, which is due to the shortening of the hydraulic jump length and the closer proximity of the primary and secondary depths due to the flow encountering the roughness. On the other hand, increasing roughness height leads to greater flow deflection in the channel bottom. Based on the results, the best spacing for the roughness’s is 2 cm between them, which provides optimal performance in terms of reducing the hydraulic jump length and regulating the flow. The results clearly show that changes in the roughness parameters, especially their height and spacing, play an important role in improving the performance of the stilling basin and controlling the hydraulic jump.
Ahmadi, M. H, Aghamajidi, R., & Saeedifar, G. (2024). Numerical investigation of flow hydraulics in the side weir of a sharp edge with variable crown height. Technical Strategies in Water Systems, 1(2), 23-35.
Arvanaghi, H., & Nasehi Oskuei, N. )2013(. Sharp-crested weir discharge coefficient. Journal Civil Engineering. Urban, 3(3), 87-91.
Bahrevar, V. (2013). Laboratory investigation of the effect of width and height of continuous triangular roughness on hydraulic jump coordinates in horizontal stilling basin, Master's thesis, Yasouj Azad University, Iran.
Date, V., Dey, T., & Joshi, S. (2017). Numerical modeling of flow over an ogee crested spillway under radial gate: VOF and MMF model. Journal of Applied Mechanical Engineering, 6(5), 195-203.
Esmaeili Varak, M., & Safarrazavi Zadeh, M. (2013). Study of hydraulic features of flow over labyrinth weir with semi-circular plan form. Water and Soil, 27(1), 224-234. http:\\doi.org.\10.22067/jsw.v0i0.22234
Haktanir, T., & Citakoglu, N. (2016) An efficient algorithm for ogee spillway discharge with partially- opened radial gates by the method of design of small dams and comparison of current and previous methods. Hydrological Sciences Journal, 58(5), 1013–1031.
Kumar, C., & Sreeja, P. (2012). Evaluation of selected equations for predicting scour at downstream of ski-jump spillway using laboratory and field data. Engineering Geology, 129, 98-103.
Morales V., Tokyay T.E., & Garcia M. (2012). Numerical modeling of ogee crest spillway and Tainter gate structure of a diversion dam on canar river. XIX International Conference on Water Resources. University of Illinois at Urbana-Champaign, Ecuador, USA. 17-22
Swamee, P.K., Shekhar, C.H. & Talib, M. (2011). Discharge characteristics of skew weirs. Journal of Hydraulic Research, 49:6, 817-820
Tullis, B.P. & Neilson, J. (2008). Performance of submerged ogee-crest weir head-discharge relationships, Journal of Hydraulic Engineering. ASCE, 134(4), 486-491.
Zhang, C., Li, X., Zhou, R., Engel, B. A., & Wang, Y. (2024). Hydraulic characteristics and flow measurement performance of portable primary and subsidiary fish-shaped flumes in U-shaped channels. Flow Measurement and Instrumentation, 96, 102539.