بررسی تاثیر غلظت هوای جریان بر فاصله‌ی بین هواده‌های تندآب سرریز

هوادهی جریان با استفاده از هواده‌ها، از موثرترین روش‌ها برای جلوگیری از وقوع پدیده خلاء‌زایی (کاویتاسیون) در تندآب سرریز است. امروزه دسترسی به کامپیوترهای مجهز و نرم‌افزارهایی که اساس کار آنها دینامیک سیالات محاسباتی است، موجب افزایش کاربرد شبیه‌سازی عددی در تحلیل جریان شده است. در این تحقیق، جهت شبیه‌سازی جریان عبوری از روی هواده تندآب سرریز، نرم‌افزار فلوتری دی مورد استفاده قرار گرفت. جهت صحت‌سنجی نتایج مدل عددی که ملاک آن غلظت هوا در پایین‌دست هواده است، از داده‌های آزمایشگاهی محققین استفاده شده است که نتایج نشان‌دهنده‌ی تطابق مناسبی با داده‌های آزمایشگاهی است. سپس به بررسی تاثیر پارامترهای هندسی از جمله ارتفاع و زاویه‌ی رمپ، ارتفاع پله و شیب تندآب بر روند تغییرات غلظت هوا، خصوصیات جریان مانند سرعت و فشار جهت تعیین شاخص کاویتاسیون به منظور تعیین فاصله‌ی مناسب بین دو هواده، پرداخته شده است. تغییرات غلظت متوسط هوا بصورت لایه‌ای در عمق جریان و کاهش غلظت هوا بصورت تابع نمایی است. مقدار شاخص کاویتاسیون در طول 11 متر پس از هواده روی تندآب سرریز، از مقدار بحرانی بیشتر است و خطر وقوع کاویتاسیون مشاهده نمی‌شود. با توجه به مقدار غلظت‌های محاسبه‌شده می‌توان به طور کلی نتیجه گرفت که با کاهش غلظت هوا در بستر تندآب تا مقادیر 0/0001، 0/001، 0/01 و 0/1 به ترتیب برای تندآب‌هایی با شیب 10، 12، 30 و 50 درجه، احتیاجی به هوادهی بیشتر نیست.

investigation on flow air concentration effect on distance of the chute spillway aerators

flow aeration using aeration systems has been used as one of the most effective methods to prevent the occurrence of cavitation. today, access to equipped computers and software based on computational fluid dynamics caused increasing use of numerical simulations in current analysis. in this research, flow-3d software was used to simulate flow through the spillway aerator of chute. to validate the results of a numerical model in which the criterion was the air concentration in the aerator downstream, laboratory data of other researchers are used and the results indicate that they are in good agreement with the laboratory data. the effect of geometric parameters on the changes in air concentration, flow characteristics such as velocity and pressure to determine the cavitation index in order to determine distance between two aerators were explained. the average air concentration is as layer changes in the depth of flow and the reduction of air concentration is as exponential function. the value of the cavitation index is greater than the critical value within 11 meters after aerator in the chute spillway and there is no risk of cavitation occurrence. considering the calculated concentrations, it can generally be concluded that by decreasing the air concentration in the chute bed to the values of 0.0001, 0.001, 0.01 and 0.1, chutes with slopes of 10, 12, 30 and 50 degrees do not require more aeration, respectively.