بررسي آزمايشگاهي و عددي ديناميك جريان هاي غليظ نمكي در مخازن

Laboratory and Numerical Study of Dynamics Salty Density Current in The Reservoirs

با توجه به اينكه خصوصيات هيدروليكي جريان غليظ تحت تاثير پارامترهاي مختلفي قرار دارد، در اين تحقيق اثر تغييرات دبي، شيب و غلظت جريان غليظ بر سرعت پيشاني و پروفيل (توزيع) سرعت در بدنه جريان غليظ توسط مدل فيزيكي و مدل رياضي سه بعدي فلو تري دي مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است. براي اين ‌منظور آزمايش‌هايي به صورت جريان غليظ نمكي در سه دبي ورودي 0/7، 1 و 1/3ليتر بر ثانيه و سه شيب 0، 1 و 2/2 درصد صورت پذيرفت. همچنين به منظور بررسي اثر تغييرات غلظت جريان ورودي بر مشخصات جريان غليظ، از سه غلظت 10، 15 و 20 گرم بر ليتر استفاده شد. در اين تحقيق به منظور اندازه گيري سرعت پيشاني و توزيع سرعت در بدنه جريان و بررسي روند تغييرات آن در دبي، غلظت و شيب‌هاي مختلف از يك دوربين فيلمبرداري و يك سرعت سنج پروفايلر آلتراسونيك استفاده شد. سپس سرعت پيشاني و توزيع سرعت در بدنه جريان با استفاده از شش مدل آشفتگي مختلف موجود در نرم افزار فلو تري دي استخراج شد. مقايسه نتايج مدل فيزيكي و رياضي نشان داد كه مدل آشفتگي اددي و حالت جريان آرام، از دقت بهتري نسب به ساير مدل هاي آشفتگي برخوردار است. لازم به ذكر است عدد رينالدز آزمايش هاي صورت گرفته در محدوده 4000-2000 مي باشد.

Since the characteristics of density current is affected by different parameters, the effect of discharge rate changes, gradient and the concentration of density current on speed of the forehead and also the speed distribution in density current’s body have been investigated by physical and three-dimensional mathematical model (Flow-3d) in this research. For these purposes, different tests in the form of salty density current were done with three inflow discharge rates (0.7, 1 and 1.3 liters per second) and three different slopes (0, 1 and 2.2 percent). As well as to evaluate the effect of density changes on the flow characteristics, the concentration of 10, 15 and 20 grams per liter were used. In order to measure the speed of the forehead, velocity distribution in the body and its changes with flow, density and different slopes, video camera and ultrasound profiler speedometer were used in this study. Then, forehead speed and velocity distribution in the current’s body were achieved using six different turbulence models which are available on the software of “Flow-3D”. Comparing the results of physical and mathematical model showed that Eddy turbulence model and laminar flow mode have better accuracy in relation to other turbulent models. It should be noted that Reynolds number on experiments are at the range of 2000-4000.