شبیه سازی عددی جریان در حوضچه آرامش (مطالعه موردی سد تالوار)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد /مهندسی عمران – آب، دانشگاه تربیت مدرس

2 استاد /سازه های هیدرولیکی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

تحلیل جریان عبوری از روی سرریزسد و حوضچه آرامش توسط مدل‌های فیزیکی زمان‌بر بوده و هزینه زیادی در بر خواهد داشت. با پیشرفت چشمگیر در توسعه روش‌های عددی یا دینامیک محاسباتی (CFD) در سال‌های اخیر، استفاده از مدل‌های ریاضی و حل عددی معادلات جریان کاربردی‌تر و باصرفه‌تر می‌گردد. در این مقاله شبیه سازی عددی جریان و پرش هیدرولیکی داخل حوضچه آرامش سرریز سد و بررسی اثر دبی بر میدان جریان و توزیع فشار داخل حوضچه آرامش به کمک نرم افزار Flow–3D ارائه شده است. در این مقاله از مدل آشفتگی k– e استفاده شده و روش VOF برای تعیین پروفیل سطح آزاد جریان به کار گرفته شده است. نتایج مدلسازی پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش به کمک این نرم افزار تطابق مناسبی با نتایج فیزیکی (مدل فیزیکی ساخته شده با مقیاس1:45 برای سرریز سد تالوار در استان زنجان) دارند. همچنین می‌توان هندسه حوضچه و موانع داخل آن را با استفاده از امکانات این نرم افزار به حالت بهینه طراحی کرد. نتایج این تحقیق با منحنی‌های طراحی USBR نیز تطابق خوبی نشان می‌دهند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Simulation of Flow in Stilling Basin (Case Study of Talvar Dam)

نویسندگان [English]

  • S. M Hoseini Sohi 1
  • S. A. A Salehi Neyshabouri 2
1 Msc. Graduate, Tarbiat Modares Univ.
2 Prof., Tarbiat Modares Univ.
چکیده [English]

Analysis of the flow over the dam spillway and in the stilling basin using physical models is time consuming and costly. Fast development of Computational Fluid Dynamics (CFD) in recent years, promotes the wider use of the numerical models for such applications. The numerical simulation of the flow-field in stilling basins using FlOW-3D is presented in this paper. The k– e turbulence model is used and the VOF method is applied to calculate the free surface.
 
The numerical results are compared with the experimental data of a physical model (1:45 scale model of the Talvar dam in the Zanjan province) and good agreement was found. Also comparison of the simulated results with the USBR data showed fair agreement.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • FLOW–3D
  • Hydraulic jump
  • CFD
  • Stilling basin

ابریشمی، ج. و حسینی، س. م. (1372)، هیدرولیک کانالهای باز، نشر مشهد.

مطلبی‌زاده، م. ر. (1377)، تحلیل جریان دو بعدی روی سرریزهای آزاد، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران- آب، دانشگاه تربیت مدرس.

صالحی نیشابوری، ع. ا. و تقدیسیان، س. م. (1376)، جریان کانال‌های باز، انتشارات جزیل.

Burce M., Savage M. and Johnson C. (2001), "Flow over ogee spillway, physical and numerical model case study", J. Hyd. Eng., ASCE. 127 (8), pp. 640- 649.

Mohaparta P.K., Eswaran V. and Bhallamudi S.M. (1999), "Two-dimensional analysis of dam-break flow in vertical plane", J. Hyd. Eng., ASCE., 125 (2), pp. 183- 192.

Unami, K., Kawachi, T., Munir Babar, M. and Itagaki, H. (1999), "Two–dimensional numerical model of spillway flow", J. Hyd. Eng., ASCE, 125 (4), pp. 369 – 375.

U.s. Bureau of Reclamation, (1977), Design of small dams, U.s. Government Printing Office, Washington D.C.