شبیه سازی عددی مشخصات هیدرولیکی جریان در سرریزهای سیفونی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 دانشیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان

3 عضو هیئت علمی/دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

سرریزهای سیفونی در شرایط وجود محدودیت فضا برای احداث انواع دیگر سرریزها و نیز برای عبور دبی زیاد در دامنه هد محدود، مورد استفاده قرار میگیرند. در این مقاله به بررسی هیدرولیکی انواع رژیم‌های جریان شامل؛ جریان زیر اتمسفر، جریان دوفازی و جریان با آب سیاه در سرریزهای سیفونی پرداخته می‌شود. جهت صحت‌سنجی نتایج مدل عددی، از نتایج آزمایشگاهی محققین پیشین استفاده شده است. بررسی نتایج نشان داد که، افزایش عمق استغراق پایین‌‌دست باعث کاهش حداکثر مقادیر فشار‌‌های منفی ایجاد شده در مجرای سرریز می‌‌شود و از سوی دیگر دبی حداکثر سرریز کاهش پیدا می‌‌کند. میزان نوسانات فشار در یک دبی مشخص در نقاط مختلف سرریز برای شرایطی که جریان داخل مجرای سرریز در حالت دوفازی است، به مراتب بیشتر از زمانی است که جریان زیر اتمسفر داخل سرریز برقرار است. بیشترین نوسانات فشار که می‌تواند باعث ارتعاش سازه سرریز شود، در قسمت‌های ورودی و گلوگاه سرریز ایجاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Hydraulic characteristics of flow in siphon spillway based on numerical modeling

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ramezani 1
  • Abdorreza Kabiri-Samani 2
  • Kiachehr Behfarnia 3
1 Isfahan Univeristy of Tech.
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Isfahan University of Technology
3 Associate Prof., Dept. Civil Eng., Isfahan University of Tech.
چکیده [English]

Spillways are used in dam projects to convey flood flows and also to prevent destructive damages of downstream hydraulic systems. Siphon spillway is a kind of dam spillways, employed in a number of dam reservoirs. This spillway is applied while the space for constructing other types of spillways is restricted or when there is a need to pass great values of flood discharge with a limited head. One of the most important defects of this spillway is a complicated fluid-structure interaction, due to the establishment of different flow regimes inside the spillway. This situation becomes more complicated when the spillway is not connected to the dam, working individually. Despite the importance of the operation of these hydraulic structures, there is a lack of comprehensive research, to investigat the hydraulic behavior of these structures and the flow field around and inside them.


In the present study, different flow regimes (sub-atmospheric flow, two-phase flow and black-water flow) and their effects on the hydraulic characteristics of siphon spillways were investigated. For this purpose ANSYS CFX software was applied to simulate the flow field in such spillways. To validate the obtained flow regimes, using numerical modeling, experimental results of former researches were used. Results indicated that the pressure fluctuations are mostly greater beneath the inlet and throat of the spillway compared to the other sections


In the present study, different flow regimes (sub-atmospheric flow, two-phase flow and black-water flow) and their effects on the hydraulic characteristics of siphon spillways were investigated. For this purpose ANSYS CFX software was applied to simulate the flow field in such spillways. To validate the obtained flow regimes, using numerical modeling, experimental results of former researches were used. Results indicated that the pressure fluctuations are mostly greater beneath the inlet and throat of the spillway compared to the other sections

کلیدواژه‌ها [English]

  • Siphon spillway
  • flow regimes
  • Numerical Modeling
  • ANSYS software
  • CFX fluid solver