تعیین ابعاد مجرای جریان و قدرت گرداب حلزونی در محل آبگیرهای جانبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه آبخیزداری،‌ دانشکده کشاورزی، دانشگاه گنبد کاووس

2 استاد گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران، اهواز

چکیده

در آبگیرهای جانبی بخشی از جریان کانال اصلی از بالا دست به‌سمت آبگیر جدا می‌شود که این بخش جدا شده را مجرای جریان می‌نامند. میزان دبی و رسوب ورودی به آبگیر و نیز طراحی صفحات مستغرق به‌منظور کنترل رسوب ورودی به آبگیر مستلزم تعیین ابعاد مجرای جریان است. تاکنون تحقیقات زیادی بر روی ضریب دبی جریان و یا نسبت آبگیری در آبگیرها انجام گردیده ولی توجه کمتری به الگوی جریان سه بعدی و ابعاد مجرای جریان شده است. در این مطالعه ابتدا آزمایش‌های مختلفی در یک فلوم آزمایشگاهی با آبگیرجانبی با زاویه 90 درجه انجام و مؤلفه‌های سه‌بعدی سرعت اندازه‌گیری شد. از این داده‌ها برای واسنجی و صحت‌سنجی مدل ریاضی SSIIM2 استفاده و این مدل برای شرایط هیدرولیکی دیگری نیز اجرا گردید تا محدوده قابل قبولی از داده‌ها حاصل شود. با تجزیه و تحلیل داده‌های حاصل، ابعاد مجرای جریان برای شرایط هیدرولیکی مختلف تعیین و روابطی برای پیش‌بینی این ابعاد ارائه شد. این روابط با نتایج سایر محققان مقایسه گردید. نتایج نشان داد که عرض مجرای جریان در کف و سطح با نسبت آبگیری رابطه مستقیم دارد. همچنین قدرت جریان ثانویه تشکیل شده در ابتدای آبگیر که در انتقال بار کف به آبگیر مؤثر است، محاسبه و مشخص شد که با عدد فرود نسبت عکس و با نسبت آبگیری رابطه مستقیم دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of Stream Tube Dimensions and the Strength of Secondary Circulation at Lateral Intakes

نویسندگان [English]

  • Seyed Morteza Seyedian 1
  • Mahmood Shafai Bajestan 2
1 Assist. Prof. of Watershed Management, College of Agriculture, Gonbad Kavoos University, Gonbad Kavoos
2 Prof. of Hydraulic Strtrures, College of Water Sciences, Shahid Chamran University, Ahwaz
چکیده [English]

In lateral intakes a portion of stream flow which enters the intake is divided from the upstream of the intake and is called stream tube. Past researchers have proved that the amount of flow and sediment discharge entering the intake as well as design of submerged vane to control sediment depends on determination of stream tube dimensions. In this study experimental and numerical investigation of the flow patterns at a 90° open-channel diversion is presented. In the experimental tests three components of velocity data obtained for different flow conditions. Then numerical SSIIM 2 model was calibrated and verified using tests data. More flow conditions were run using SSIIM 2 model to get enough hydraulic data. From analysis of these data it was found that the dividing stream tube dimensions depends upon directly to the ratio of diversion flow discharge to the main flow discharge. The strength of a secondary circulation was found to vary with inverse value of the main channel Froude number. Relations for predicting the stream tube dimensions and the strength of secondary circulations have been presented in this paper.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lateral intakes
  • Stream Tube
  • Strength of Secondary Circulations
  • SSIIM2 Model
  • Flow patterns
Lakshmana, R. N. S., Sridharan, K., and Baig, M. Y. A. (1968) Experimental study of the division of flow in an open channel Proc., Australasian Conference on Hydraulic. and Fluid Mech., Sydney, Australia , 139-142
Neary, V. S., Sotiropoulos, F., and Odgaard. A. J. (1999) Three-Dimensional numerical model of lateral intake inflows J. of Hydraulic Engineering 152 (2), 126-140
Neary, V. S., and Odgaard, A.J. (1993) Three-Dimensional flow structure at open-channel diversions J. of Hydraulic Engineering 119 (11), 1223-1230
Raudkivi, A. J. (1993) Sedimentation, exclusion and removal of sediment from diverted water IAHR. Pub., Nether land
Hager, W. H. (1987) Discussion of ‘separation zone at open-channel junction’ by Best, J. L., Reid, I. J. of Hydraulic Engineering 113 (4), 539-543
Ramamurthy, A. S., and Satish, M. G. (1998) Division of flow in short open channel branches J. of Hydraulic Engineering 114 (4), 428-438
Ingle, R. N., and Mahankal, A. M. (1990) Discussion of ‘division of flow in short open channel branches’ by ramamurthy, A. S., Satish, M. G J. of Hydraulic Engineering 116 (2), 289-291
Shafai-Bajestan, M., and Nazari, S. (1999) Effect of intrake angle on sediment entry at river bend Scientific J. of Agriculture, Shahid Chamran Uniersity of Ahwaz 22 (1)
Montaseri, H., Ghodsian, M., Shafaiefar, M., Salehi Neishabouri, A. A., and Dehgahni, A.A. (2008) Experimental investigation of 3D flow field and scouring in a 180 degree bend with a lateral intake Gorgan J. of Agri. Sci. and Natural Resources 15 (2), 225-533
Abassi, A. A., Ghodsian, M., Habibi, M., and Salehi Neishabouri, A.A. (2002) Experimental investigation on sediment control in lateral intake using sill Proc., of the 13th IAHR-APD Congress, Singapore 1, 230-233
Odgaard, A.J. (2009) River training and sediment management with submerged vanes ASCE pub., Reston, Virginia, USA
Ramamurthy, A. S., Junying, Q., and Diep. V. (2007) Numerical and experimental study of dividing numerical and experimental study of dividing J. of Hydraulic Engineering 133 (10), 1135-1144