شبیه‌سازی عددی آبگیری جانبی لوله‌ای‌شکل از کانال روباز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست،دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

3 استاد، گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

سازه­های آبگیر که بعنوان سازه­های هدایت آب در کانال­های باز، رودخانه­ها و مخازن سد­ها استفاده می­شوند از قدیمی­ترین مسائل مهندسی هیدرولیک هستند. در این مطالعه، یک آبگیر جانبی لوله­ای به عنوان یک سازه انحراف جریان پیشنهاد گردید که در دیوارهای جانبی یک کانال استفاده می­شود، و مشخصات دبی آبگیری و الگوی جریان آن با استفاده از نرم­افزار Flow-3D مورد بررسی قرار گرفت. شبیه­سازی­ها برای پارامترهای مختلف انجام شده است. نتایج نشان داد که آبگیری جانبی لوله­ای با زاویه 90 درجه بالاترین کارایی را در میان تمامی سناریوهای شبیه­سازی شده دارد. گردابه و ناحیه جدایش جریان در پشت لوله آبگیر تشکیل می­شود و نیز شکل­گیری ناحیه جریان چرخشی در پشت لوله آبگیر جانبی می تواند تحت تاثیر پارامترهای دیگر مانند عدد فرود جریان ورودی و موقعیت عرضی دهانه لوله آبگیر باشد. علاوه بر این، یک معادله برای ضریب دبی آبگیری ارائه شده است. ضریب دبی ارائه شده نسبت به ضریب دبی مشاهده شده در حدود 15 درصد اختلاف دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Numerical Simulation of Lateral Pipe Intake from Open Channel

نویسندگان [English]

  • Mahmood Rahmani Firozjayi 1
  • Ehsa Behnamtalab 2
  • Seyed Aliakbar Salehi Neyshabouri 3
1 Former MSc. Student, Civil Engineering Department, University of Tarbiat Modares, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Civil Engineering Department, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
3 Professor, Civil Engineering Department, University of Tarbiat Modares, Tehran, Iran
چکیده [English]

Intake structures which are used as water diverting structures in open channels, rivers, and reservoirs are of the oldest issues of hydraulic engineering. In this study, a lateral pipe intake was proposed as a flow diversion structure provided in side walls of a channel, and its discharge characteristics and flow pattern was studied numerically using 3D CFD package, Flow-3D. The simulations have been performed for various parameters. The results showed that the lateral pipe intake with 90o angle has the highest efficiency among all of our simulation scenarios. The vortex and the separation zone in the lateral pipe intake were formed behind the pipe. Also, formation of the recirculation zone behind the lateral pipe intake can be affected by other parameters like inlet Froude number and transversal position of the pipe intake mouth. Furthermore, an equation was developed for the discharge coefficient in the lateral pipe intake. The computed discharges were within ±15% of the observed ones.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Discharge coefficient
  • lateral intake
  • Numerical simulation
  • pipe

مراجع

Asnaashari, A., & Merufinia, E. (2015). Numerical Simulation of Velocity Distribution in the River Lateral Intake Using the SSIIM2 Numerical Model. Cumhuriyet Science Journal, 36(3), 1473-1486.
Azimi, H., Shabanlou, S., Ebtehaj, I., Bonakdari, H., & Kardar, S. (2017). Combination of Computational Fluid Dynamics, Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System, and Genetic Algorithm for Predicting Discharge Coefficient of Rectangular Side Orifices. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 143(7), 04017015.
Barkdoll, B. D., Ettema, R., & Odgaard, A. J. (1999). Sediment control at lateral diversions: Limits and enhancements to vane use. Journal of Hydraulic Engineering, 125(8), 862-870.
Biswal, S. K., Mohapatra, P., & Muralidhar, K. (2016). Hydraulics of combining flow in a right-angled compound open channel junction. Sadhana, 41(1), 97-110.
Eghbalzadeh, A., Javan, M., Hayati, M., & Amini, A. (2016). Discharge prediction of circular and rectangular side orifices using artificial neural networks. KSCE Journal of Civil Engineering, 20(2), 990-996.
Gómez-Zambrano, H. J., López-Ríos, V. I., & Toro-Botero, F. M. (2017). New methodology for calibration of hydrodynamic models in curved open-channel flow. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, (83), 82.
Goudarzizadeh, R., Hedayat, N., & Jahromi, S. M. (2010). Three-dimensional simulation of flow pattern at the lateral intake in straight path, using finite-volume method. World Academy of Science, Engineering and Technology, 47, 656-661.
Guo, J. C., & Stitt, R. P. (2017). Flow through Partially Submerged Orifice. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 143(8), 06017006.
Haddad, H., Ahmad, E., & Azizi, K. (2017). Numerical simulation of the inlet sedimentation rate to lateral intakes and comparison with experimental results. Journal of Research on Ecology, 5(1): 464-472.
Hashid, M., Hussain, A., & Ahmad, Z. (2015). Discharge characteristics of lateral circular intakes in open channel flow. Flow Measurement and Instrumentation, 46, 87-92.
Hirt, C. W. (1988). Flow-3D User’s Manual, Flow Sciences.
Hussain, A., Ahmad, Z., & Asawa, G. L. (2010). Discharge characteristics of sharp-crested circular side orifices in open channels. Flow Measurement and Instrumentation, 21(3), 418-424.
Kasthuri, B., & Pundarikanthan, N. V. (1987). Discussion of “Separation zone at open-channel junctions” by James L. Best and Ian Reid (November, 1984). Journal of Hydraulic Engineering, 113(4), 543-544.
Mirzaei, S. H. S., Ayyoubzadeh, S. A., & Firoozfar, A. R. (2014). The effect of submerged-vanes on formation location of the saddle point in lateral intake from a straight channel. American Journal of Civil Engineering and Architecture, 2(1), 26-33.
Neary, V. S., & Odgaard, A. J. (1993). Three-dimensional flow structure at open-channel diversions. Journal of Hydraulic Engineering, 119(11), 1223-1230.
Neary, V. S., Sotiropoulos, F., & Odgaard, A. J. (1999). Three-dimensional numerical model of lateral-intake inflows. Journal of Hydraulic Engineering, 125(2), 126-140.
Ouyang, H. T., & Lin, C. P. (2016). Characteristics of interactions among a row of submerged vanes in various shapes. Journal of hydro-environment research, 13, 14-25.
Ramamurthy, A. S., Qu, J., & Vo, D. (2007). Numerical and experimental study of dividing open-channel flows. Journal of Hydraulic Engineering, 133(10), 1135-1144.
Schindfessel, L., Creëlle, S., & De Mulder, T. (2017). How Different Cross-Sectional Shapes Influence the Separation Zone of an Open-Channel Confluence. Journal of Hydraulic Engineering, 143(9), 04017036.
Seyedian, S. M., Bajestan, M. S., & Farasati, M. (2014). Effect of bank slope on the flow patterns in river intakes. Journal of Hydrodynamics, Ser. B, 26(3), 482-492.
Swamee, P. K., & Swamee, N. (2010). Discharge equation of a circular sharp-crested orifice. Journal of Hydraulic Research, 48(1), 106-107.
تحقیقات آب و خاک ایران
دوره 50، شماره 1
فروردین و اردیبهشت 1398
صفحه 135-147

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار