بررسي عددي عملكرد دريچه‌هاي كشويي متوالي در تنظيم دبي جريان در كانال‌ها

Numerical Investigation of the Successive Sluice Gates Performance in Regulating Flow Rate through Channels Using Flow-3D Software

دريچه­ هاي كشويي متوالي با هدف تحويل مقدار نسبتاً ثابت دبي جريان براي دامنه ­اي از تغييرات سطح آب در بالادست كانال­هاي توزيع آب، بكار برده مي­شوند. در اين تحقيق با استفاده از نرم­ افزار FLOW-3D جريان از دريچه­ هاي كشويي متوالي در 4 مدل متفاوت براي 5 عمق جريان ورودي شبيه­سازي و مورد بررسي قرار گرفت. با مقايسه‌نتايج عددي و آزمايشگاهي ملاحظه گرديد تفاوت دبي­ هاي خروجي همواره كمتر از 10 درصد بوده است. بنابراين دقت شبيه‌سازي مدل قابل قبول است. پس از صحت­ سنجي مدل، دبي خروجي براي مدل­ها محاسبه و با مقدار دبي طراحي مقايسه شد. مقايسه دبي خروجي مدل­ها با دبي طراحي نشان داد در همه­ حالت­هاي مورد بررسي، در حدود 8 درصد اختلاف وجود دارد. بنابراين سازه دريچه ­هاي كشويي متوالي در تحويل دبي جريان تقريباً ثابت به ازاي تغييرات عمق آب در بالادست كانال با دقت قابل قبولي عمل مي­ كند .همچنين بررسي ميزان استهلاك انرژي در مدل­ها نشان داد براي حالتي كه تنها دريچه اول فعال است، اتلاف انرژي قابل صرف نظر كردن مي ­باشد. ولي با افزايش عمق جريان ورودي و فعال شدن دريچه­ هاي بعدي، ميزان استهلاك انرژي ناشي از جريان از دريچه­ هاي كشويي متوالي افزايش يافته و به حدود 15 تا 22 درصد مي­رسد. بنابراين اين سازه علاوه بر تنظيم دقيق جريان، در استهلاك انرژي براي عمق­ هاي زياد جريان ورودي نيز موثر مي ­باشد.

Successive sluice gates are utilized to deliver a relatively constant amount of flow rate for a range of water levels variations at the upstream of the water distribution channels. In this study, the flow through successive sluice gates in four different models with five input flow depths were simulated and investigated using FLOW-3D software. Comparison between the numerical and experimental results indicated that the differences of the output flow rates were less than 10%. Therefore, the accuracy of simulated models was desirable. After validation of models, the output flow rate was calculated for each model and compared with design flow rate. Comparing the output flow rates of models with the design flow rate indicated that in the all investigated cases, there was an approximate difference of 8 percent. Therefore, the successive sluice gates showed acceptable accuracy in delivery of constant flow rate during variation of water depth at upstream of the channel. Also, the evaluation of energy dissipation in the models showed that the energy dissipation was negligible when just the first gate was active. But by increasing the depth of input flow and utilization of the next gates, the rate of energy dissipation caused by the flow through successive sluice gates was increased to about 15-22 percent. Therefore, in addition to precise flow regulation, this structure was also effective in energy dissipation if input flow depths were high.