مدلسازی عددی پارامترهای موثر بر جریان از روی هواده سرریز شوت و غلظت هوا در پایین دست آن

برای حفاظت سازه های هیدرولیکی نظیر سرریز ها، شوت ها و تخلیهکننده های تحتانی در مقابل کاویتاسیون، بهطور معمول مقداری هوا به جریان در نواحی با شاخص کاویتاسیون کمتر از مقدار بحرانی، اضافه می گردد. با استفاده از هوادهنده ها می توان از فرسایش های ناشی از کاویتاسیون بر سطوح سرریز، جلوگیری نمود. معمولا هوادهنده ها روی کف و گاهی بر دیواره های جانبی سرریز نصب و باعث جدایی جریان های با سرعت بالا از سطح سرریز شده و با وارد کردن مصنوعی هوا به جریان، از فرسایش در مرزهای صلب جلوگیری می کنند. بیشتر آزمایش های انجام شده ورود و خروج هوا بر غلظت متوسط هوای جریان متمرکز بوده و نیاز به اندازه گیری مقدار و نحوه خروج هوا از جریان می باشد. لذا در تحقیق حاضر با استفاده از داده های آزمایشگاهی فیشر (۲۰۰۷) جهت شبیه سازی عددی جریان عبوری از هواده، به بررسی تغییرات غلظت هوا در طول بستر شوت پرداخته شده است. بدین منظور جهت مدل سازی جریان دوفازی هوا–آب از نرم افزار FLUENT استفاده شده و طول پرش جت جریان به عنوان عاملی مهم و تاثیرگذار در ورود هوا به جریان ملاک واسنجی قرار گرفته است. با توجه به اهمیت نقطه برخورد جریان به بستر شوت، نقطه مذکور به عنوان مرجع محاسبات در رابطه قرار گرفت. به طور کلی نتایج نشان داد که غلظت هوای بستر پایین دست هواده ها با افزایش عدد فرود، ارتفاع رمپ، ارتفاع پله و زاویه رمپ افزایش و با افزایش ارتفاع آب بالادست هواده، کاهش می یابد و با افزایش شیب شوت ورود هوا به جریان افزایش یافته و تغییرات غلظت هوا کاهش می یابد، لذا نیاز به حضور هواده کمتر می گردد.

Keywords:

حداقل غلظت هوا , کاویتاسیون , دینامیک سیالات محاسباتی , سرریز , هواده