Modeling of pattern and dissipating energy in the gabion stepedspillway using flow-3D

محورهای موضوعی : Irrigation and Drainage

کمال علاسوند ¹ , جواد احدیان ² , حسین فتحیان ³

1 - گروه سازه‌های آبی دانشگاه آزاد اسلامی، واحد جامع شوشتر، ایران.
2 - عضو هیئت علمی، دانشکده علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران.
3 - عضو هیئت علمی، دانشکده علوم آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، ایران.

تاریخ دریافت : 1390/07/03 تاریخ پذیرش : 1390/09/17 تاریخ انتشار : 2012/03/01

کلید واژه: استهلاک انرژی, Depreciation Energy, Stepped spillway Gabyvny, vortex flow, Flow-3D Software, سرریز پلکانی گابیونی, جریان گردابه‌ای, نرم افزارFlow-3D,

چکیده مقاله :

Characteristics and behavior of the flow in hydraulic structures, a complex phenomenon that isimperative to use software that will beto be study.Gabiony stepped spillway is a simple hydraulicstructures to control erosion downstream of dams, and, depreciation of structures is used. Roughstairway consisting of overflow from the stairs near the crest of the weir is started and continues tohave a lower heel. Research shows that the rate of depreciation of energy in Spillways stairs of the flat(no stairs) has the same size . In this study, the ratio of width to length roughness (b / h) was equal to0.25 , 0.5 ,1 , and three-positions height roughness and three-state roughness height to flow 220, 4(lit/s). In the nine-step model with a height of stair 0.1 m and 21-degree slope was investigated Andthe roughness effect on the distribution of power and the creation of the vortex on the stairs of astepped spillway Gabyvny was down by Flow-3D software . This research showed rough results in theflow range 0.004 , 0.009 , 0.01(m^3/s) by the nappe regime to collapse and from flow 0.016 metersper second to the higher flow is a skmming flow regime. Most energy-related depreciation In the flow0.016 with 79.5 Percent Energy depreciate and Depreciation less energy to flow 0.22 (m^3/s) with20.4 Percent of energy is depreciate.

چکیده انگلیسی:

بررسی خصوصیات و رفتار جریان، در سازه­های هیدرولیکی، از پدیده­های پیچیده ای است که استفاده از نرم افزار در آن را امری اجتناب نا­پذیر می­نماید. سرریز پلکانی گابیونی سازه هیدرولیکی ساده‏ای است که برای استهلاک انرژی در سدهای مختلف و نیز کنترل فرسایش پایین دست سازه، استفاده می شود. سرریز پلکانی گابیونی از پله‌هایی تشکیل می شود که از نزدیکی تاج سرریز شروع شده و تا پاشنه پایین دست ادامه می یابند. در این تحقیق، نسبت عرض به طول زبری­ها (b/h) برابر با 1، 5/0 و 25/0 و سه حالت ارتفاع زبری، برای دبی‌های4 تا 220 لیتردر ثانیه، در مدلی 9 پله­ای، با ارتفاع پله­های 1/0 متر و شیب 21 درجه، مورد بررسی قرار گرفت. و همچنین در خصوص تاثیر زبری­ها در نحوه پراکنش انرژی و بوجود آمدن جریان گردابه­ای، روی پلکان­های سرریز پلکانی گابیونی به وسیله نرم افزار Flow3D پرداخته شد. نتایج این تحقیق نشان میدهد که در بازه دبی‌های 004/0 و 009/0 و 01/0 متر مکعب بر ثانیه، رژیم جریان به صورت ریزشی و از دبی 016/0 متر مکعب بر ثانیه به بالاتر، رژیم جریان، به صورت غیر ریزشی است و بیشترین استهلاک انرژی، مربوط به دبی 016/0 است که با 5/79 درصد انرژی، مستهلک می شود و کمترین استهلاک انرژی، مربوط به دبی 220/0 متر مکعب بر ثانیه می باشد که  با 4/20 درصد انرژی، مستهلک شده خواهد بود.

منابع و مأخذ:

- جانسون، ه. (2005). هیدرولیک شوت و سرریزهای پلکانی ، ترجمه ابوالفضل شمسایی . انتشارات دانشگاه صنعتی شریف تهران.

- منصوری، ع. و پدرام ، ا . (1387). بررسی استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی لبه دار ، هفتمین کنفرانس هیدرولیک ایران ، دانشگاه صنعت آب و برق ( شهید عباس­پور).

- باقری، ا . (1380). تاثیر شیب طولی و ارتفاع بهینه براستهلاک انرژی در سرریزهای پلکانی ،هفتمین کنفرانس ملی هیدرولیک ایران ، دانشگاه تربیت مدرس تهران.

- بیدختی ، ط. (1387). بررسی سرریز پلکانی در رژیم ریزشی با استفاده از نرم افزار matlab-6. دانشگاه تهران.

- مرودشتی،م. احمدی، د. (1389). تاثیر فرآیند پله­ای- حوضچه­ای بر روی استهلاک انرژی سرریزهای پلکانی. دانشگاه فردوسی مشهد.

- Chanson, H. (2002) . The Hydraulics of Stepped Chutes and Spillways. pp. Australia: Swets and Zeitlinger B. V., Lisse.

- Chanson, H. (1997). Air bubble entrainment in freesurface turbulent shears flows. Academic Press, London, UK, pp: 401.

- Flow - 3D, M. (2005). Manual and user guide of Flow - 3D Software, Fluent Inc.,

- Rajaratnam, N. and Chamani, M.R. (1995). Energy Loss at Drops. Jl of Hyd. Res., IAHR, Vol. 33, No. 3: 373-384. Discussion: Jl if Hyd. Res., IAHR, Vol. 34, No. 2: 273-278.