بررسی خصوصیات هیدرودینامیکی دریچه سالونی چندگانه مستطیلی در جریان مستغرق

سابقه و هدف: امروزه به دلیل کاهش منابع آبی و مسئله مصرف عمده آب در حوزه کشاورزی به منظور توزیع، تحویل و تنظیم جریان در شبکه آبیاری و جلوگیری از تلفات آب، سازه هایی نوین با کارایی بهتر و بهره برداری ساده تر از جانب پژوهشگران معرفی شده است. دریچه های سالونی ازجمله سازه های هیدرولیکی تنظیم و کنترل جریان آب هستند که ویژگی هایی ازجمله امکان خودکارسازی، روگذر بودن جریان و نصب و جانمایی آسان تر نسبت به دیگر سازه ها را دارند. در این پژوهش از دریچه ی سالونی چندگانه مستطیلی که از انواع نوین دریچه ی سالونی است استفاده شده است. با توجه به آسان تر بودن بهره برداری از دریچه کوچک تر نسبت به دریچه بزرگ، در این پژوهش تاثیر دو دریچه کوچک تر بجای تک دریچه بر خصوصیات هیدرولیکی در حالت مستغرق با میزان استغراق ۸۰،۷۰ و ۹۰ درصد و باهدف بالابردن کارایی و سهولت در طراحی و ساخت سازه، موردبررسی قرار گرفت.مواد و روش ها: در پژوهش پیش رو به منظور بررسی پارامترهای هیدرولیکی بیشینه ی تنش برشی، بیشینه ی نیروی افقی وارد بر دریچه، گردابه های جریان، محدوده ی توزیع سرعت و تنش برشی در دریچه سالونی مستطیلی در شرایط جریان مستغرق و مقایسه ی آن باحالت تک دریچه شبیه سازی هایی در سه دبی ۳۵،۲۵ و ۴۵ لیتربرثانیه، زاویه بازشدگی ۴۰،۳۵ و ۴۵ درجه و سه استغراق ۸۰،۷۰ و ۹۰ درصد در دو هندسه متفاوت و درمجموع ۵۴ شبیه سازی که در آن از تعداد ۸۰۰۰۰۰ سلول مش بندی، مدل آشفتگی RNG و مدت زمان ۴۰ ثانیه برای رسیدن جریان به پایداری استفاده شده است مدل سازی و بررسی شد.یافته ها: نتایج نشان داد که بیشینه ی تنش برشی با استغراق و میزان زاویه بازشدگی رابطه ای معکوس دارد و بیشینه ی نیروی افقی وارد بر دریچه با استغراق و دبی رابطه ای مستقیم دارد. مشاهده شد تمامی پارامترهای بررسی شده در حالت دو دریچه نسبت به تک دریچه کاهش یافته اند. مقدار کاهش نیروی افقی وارد بر دریچه چندگانه نسبت به حالت تک دریچه ۳۳.۵ درصد بود که بیشترین مقدار این کاهش در دبی ۲۵ لیتر بر ثانیه، زاویه بازشدگی ۴۵ درجه و استغراق ۹۰ درصد بود و کمترین میزان کاهش در دبی ۲۵ لیتر بر ثانیه، زاویه بازشدگی۴۵ درجه و استغراق ۷۰ درصد بود. میزان کاهش بیشینه ی تنش برشی در حالت دو دریچه نسبت به تک دریچه ۱۳.۳ درصد بود؛ بیشترین میزان این کاهش ۲۳.۳ درصد بوده است که در دبی ۴۵ لیتر بر ثانیه، زاویه بازشدگی ۴۵ درجه و استغراق ۹۰ درصد رخ داده است و همچنین کمترین میزان این کاهش ۶.۲۱ درصد بوده که در دبی ۴۵ لیتر بر ثانیه، زاویه بازشدگی ۳۵ درجه و استغراق ۸۰ درصد رخ داده است. همچنین مشاهده شد که محدوده ی توزیع و کشیدگی سرعت و تنش برشی در کف فلوم در هر دو حالت تک دریچه و چندگانه با افزایش دبی و میزان زاویه ی بازشدگی افزایش می یابد و به طورکلی محدوه ی توزیع و کشیدگی سرعت و تنش برشی در کف فلوم در حالت چندگانه نسبت به حالت تک دریچه کاهش یافت.نتیجه گیری: با توجه به نتایج می توان بیان کرد محدوده ی توزیع سرعت و تنش برشی با دبی و زاویه بازشدگی رابطه ای مستقیم دارند و همچنین میزان کشیدگی توزیع سرعت و تنش برشی در حالت دو دریچه نسبت به تک دریچه کاهش یافت. این موضوع به دلیل کاهش سطح گردابه ها در حالت دو دریچه می باشد. بیشینه تنش برشی با زاویه بازشدگی و درصد استغراق رابطه عکس دارد و با کاهش سرعت قابل توجیه است. لذا نسبت به حالت تک دریچه ۱۳.۳ درصد کاهش می یابد. بررسی بیشینه نیروی افقی وارده بر دریچه نشان داد که این پارامتر با دبی، زاویه بازشدگی و استغراق رابطه مستقیم دارد و همچنین در حالت های چندگانه نسبت به حالت تک دریچه ۳۳.۵ درصد کاهش می یابد.

Keywords:

دریچه ی سالونی , بیشینه تنش برشی , توزیع تنش برشی , گردابه , Flow۳D