تحليل عددي و آزمايشگاهي تاثير نسبت دبي‌هاي كانال آبگير به كانال اصلي برجداشدگي جريان در آبگير45 درجه با انتهاي باز

Numerical and Experimental Analysis of the Effect of Flow Discharge Ratio on Flow Separation at 45 Degree Open End Water Intake

جداشدگي جريان در دهانه آبگيرها از جمله عواملي است كه باعث افزايش افت و كاهش آبدهي آبگير مي‌شود. بنابراين مطالعه ساختار جريان، شكل و اندازه ناحيه جداشدگي در طراحي بهينه آبگيرها از اهميت زيادي برخوردار است. آبگيرها معمولا با زاويه 90 درجه در كنار كانال اصلي ساخته مي‌شوند. ساختار جريان در اين نوع آبگيرها همراه با حداكثر جداشدگي و توليد گرداب است. در اين تحقيق اثر نسبت جريان آبگير به جريان كانال اصلي (Qr) بر مكان، شكل و اندازه ناحيه جداشدگي در آبگيرهاي 45 درجه با روشهاي آزمايشگاهي و حل عددي جريان متلاطم مورد بررسي قرار گرفت. سرعتهاي نقطه‌اي سيال در دوجهت جريان در صفحه افقي و در فواصل و مقاطع مختلف از ابتداي دهانه آبگير توسط يك دستگاه سرعت‌سنج الكترومگنتيك اندازه‌گيري شد. نتايج نشان داد كه مكان و شكل ناحيه جداشدگي تابعي از نسبت جريان در آبگير ((Qr است. بدين طريق كه در مقادير زياد (Qr)، جداشدگي در پايين دست و مقادير كم (Qr)، جداشدگي در بالا دست دهانه آبگير رخ مي‌دهد. همچنين توانايي روشهاي عددي مانند k-ε استاندارد و RNG- k-ε براي حل ميدان جريان متلاطم در دهانه آبگيرها بررسي شد. نتايج نشان داد كه حل عددي به روش k-ε استاندارد در مقايسه با روش RNG- k-ε همخواني بهتري با نتايج آزمايشگاهي دارد.

Flow separation at water intake is the main cause of head loss and flow discharge reduction. As a result, study of shape and size of separation is very essential when designing an optimum water intake. Water intake is normally built with a 90 degree angle to the main channel flow direction. However, the flow structure in this type of water intake consists of large separation size along with vortex generation. In this study, the effect of the ratio of discharge at water intake to the main channel discharge (Qr) on the location and size of separation is investigated numerically and experimentally. The velocity of the flow at each point is measured in two dimensions using electromagnetic velocity meter. The results from the experimental data indicate that the location and shape of separations are a function of flow discharge ratio (Qr). These results also indicate that at higher ratios of flow discharge, the separation occurs downstream the water intake, whereas at lower flow discharges, the flow separation occurs upstream the water intake. Additionally, the capabilites of numerical turbulence computation models including standard k-e and RNG k-e models are investigated in this study. The computed flow velocity from the turbulence models showed that the result of standard k-e model is approximately close to the experimental data when compared with RNG k-e model