تعيين ابعاد مجراي جريان و قدرت گرداب حلزوني در محل آبگيرهاي جانبي

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

در آبگيرهاي جانبي بخشي از جريان كانال اصلي از بالا دست به‌سمت آبگير جدا مي‌شود كه اين بخش جدا شده را مجراي جريان مي‌نامند. ميزان دبي و رسوب ورودي به آبگير و نيز طراحي صفحات مستغرق به‌منظور كنترل رسوب ورودي به آبگير مستلزم تعيين ابعاد مجراي جريان است. تاكنون تحقيقات زيادي بر روي ضريب دبي جريان و يا نسبت آبگيري در آبگيرها انجام گرديده ولي توجه كمتري به الگوي جريان سه بعدي و ابعاد مجراي جريان شده است. در اين مطالعه ابتدا آزمايش‌هاي مختلفي در يك فلوم آزمايشگاهي با آبگيرجانبي با زاويه 90 درجه انجام و مولفه‌هاي سه‌بعدي سرعت اندازه‌گيري شد. از اين داده‌ها براي واسنجي و صحت‌سنجي مدل رياضي SSIIM2 استفاده و اين مدل براي شرايط هيدروليكي ديگري نيز اجرا گرديد تا محدوده قابل قبولي از داده‌ها حاصل شود. با تجزيه و تحليل داده‌هاي حاصل، ابعاد مجراي جريان براي شرايط هيدروليكي مختلف تعيين و روابطي براي پيش‌بيني اين ابعاد ارايه شد. اين روابط با نتايج ساير محققان مقايسه گرديد. نتايج نشان داد كه عرض مجراي جريان در كف و سطح با نسبت آبگيري رابطه مستقيم دارد. همچنين قدرت جريان ثانويه تشكيل شده در ابتداي آبگير كه در انتقال بار كف به آبگير موثر است، محاسبه و مشخص شد كه با عدد فرود نسبت عكس و با نسبت آبگيري رابطه مستقيم دارد.

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.