پژوهش‌های حفاظت آب و خاک (Jun 2024)
بررسی خصوصیات هیدرودینامیکی دریچه سالونی چندگانه مستطیلی در جریان مستغرق
Abstract
سابقه و هدف: امروزه به دلیل کاهش منابع آبی و مسئله مصرف عمده آب در حوزه کشاورزی به‌منظور توزیع، تحویل و تنظیم جریان در شبکه آبیاری و جلوگیری از تلفات آب، سازه‌هایی نوین با کارایی بهتر و بهره‌برداری ساده‌تر از جانب پژوهشگران معرفی‌شده است. دریچه‌های سالونی ازجمله سازه‌های هیدرولیکی تنظیم و کنترل جریان آب هستند که ویژگی‌هایی ازجمله امکان خودکارسازی، روگذر بودن جریان و نصب و جانمایی آسان‌تر نسبت به دیگر سازه‌ها را دارند. در این پژوهش از دریچه‌ی سالونی چندگانه مستطیلی که از انواع نوین دریچه‌ی سالونی است استفاده‌شده است. با توجه به آسان‌تر بودن بهره‌برداری از دریچه کوچک‌تر نسبت به دریچه بزرگ، در این پژوهش تأثیر دو دریچه کوچک‌تر بجای تک دریچه بر خصوصیات هیدرولیکی در حالت مستغرق با میزان استغراق 80،70 و 90 درصد و باهدف بالابردن کارایی و سهولت در طراحی و ساخت سازه، موردبررسی قرار گرفت.مواد و روش‌ها: در پژوهش پیش رو به‌منظور بررسی پارامترهای هیدرولیکی بیشینه‌ی تنش برشی، بیشینه‌ی نیروی افقی وارد بر دریچه، گردابه‌های جریان، محدوده‌ی توزیع سرعت و تنش برشی در دریچه سالونی مستطیلی در شرایط جریان مستغرق و مقایسه‌ی آن باحالت تک دریچه شبیه‌سازی‌هایی در سه دبی 35،25 و 45 لیتربرثانیه، زاویه بازشدگی 40،35 و 45 درجه و سه استغراق 80،70 و 90 درصد در دو هندسه متفاوت و درمجموع 54 شبیه‌سازی که در آن از تعداد 800000 سلول مش بندی، مدل آشفتگی RNG و مدت‌زمان 40 ثانیه برای رسیدن جریان به پایداری استفاده‌شده است مدل‌سازی و بررسی شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد که بیشینه‌ی تنش برشی با استغراق و میزان زاویه بازشدگی رابطه‌ای معکوس دارد و بیشینه‌ی نیروی افقی وارد بر دریچه با استغراق و دبی رابطه‌ای مستقیم دارد. مشاهده شد تمامی پارامترهای بررسی‌شده در حالت دو دریچه نسبت به تک دریچه کاهش‌یافته‌اند. مقدار کاهش نیروی افقی وارد بر دریچه چندگانه نسبت به حالت تک دریچه 33.5 درصد بود که بیشترین مقدار این کاهش در دبی 25 لیتر بر ثانیه، زاویه بازشدگی 45 درجه و استغراق 90 درصد بود و کمترین میزان کاهش در دبی 25 لیتر بر ثانیه، زاویه بازشدگی45 درجه و استغراق 70 درصد بود. میزان کاهش بیشینه‌ی تنش برشی در حالت دو دریچه نسبت به تک دریچه 13.3 درصد بود؛ بیشترین میزان این کاهش 23.3 درصد بوده است که در دبی 45 لیتر بر ثانیه، زاویه بازشدگی 45 درجه و استغراق 90 درصد رخ‌داده است و همچنین کمترین میزان این کاهش 6.21 درصد بوده که در دبی 45 لیتربرثانیه، زاویه بازشدگی 35 درجه و استغراق 80 درصد رخ‌داده است. همچنین مشاهده شد که محدوده‌ی توزیع و کشیدگی سرعت و تنش برشی در کف فلوم در هر دو حالت تک دریچه و چندگانه با افزایش دبی و میزان زاویه‌ی بازشدگی افزایش می‌یابد و به‌طورکلی محدوه‌ی‌توزیع و کشیدگی سرعت و تنش برشی در کف فلوم در حالت چندگانه نسبت به حالت تک دریچه کاهش یافت.نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج می‌توان بیان کرد محدوده‌ی توزیع سرعت و تنش برشی با دبی و زاویه بازشدگی رابطه‌ای 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 می‌باشد. 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 13.3 درصد کاهش می‌یابد. بررسی بیشینه نیروی افقی وارده بر دریچه نشان داد که این پارامتر با دبی، زاویه بازشدگی و استغراق رابطه مستقیم دارد و همچنین در حالت‌های چندگانه نسبت به حالت تک دریچه 33.5 درصد کاهش می‌یابد.
Keywords
