ارزیابی خصوصیات سطح ریزش بحرانی در آبگیر قائم منشعب از مخزن

عمق استغراق در حالت بحرانی منجر به ایجاد یک سطح ریزش بحرانی در اطراف ورودی سرریز قائم می‌شود. مشخصات این سطح ریزش بحرانی تابع خصوصیات جریان نزدیک شونده به سرریز و موقعیت آن نسبت به جداره‌های مخزن می‌باشد. در این پژوهش با استفاده نرم افزار flow3d  به شبیه‌سازی عددی جریان در اطراف سرریزهای مدور قائم با ورودی لبه تیز پرداخته شده‌است. برای این منظور سناریوهای مختلفی با تغییر در میزان قطر دهانه آبگیر، تدوین گردید. پس از بررسی هیدرولیکی جریان در اطراف سطح ریزش بحرانی، مشخصات هندسی این محدوده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هندسه سطح ریزش بحرانی به صورت کره نبوده و از شکل دلوار پیروی می‌نماید، که این ناحیه ریزش متناسب با قطر دهانه آبگیر تغییر حجم می‌دهد. هم چنین ارزیابی های به عمل آمده در راستای تغییر در میزان ارتفاع آبگیر نشان داد که با افزایش ارتفاع آبگیر باقطر ثابت، از 3=p/dبه 5=p/d سرعت‌های شعاعی، مماسی و عمقی در سطح ریزش، به ترتیب 45، 24 و 11 درصد افزایش داشته‌اند.

Evaluation of Critical Sink Surface in Vertical Intake Branched out from Reservoir

Intakes are the most significant hydraulic structures, which are also used as inlet structures in outlets to supply water for hydroelectric power, irrigation, and drinking. A major problem for vertical circular spillways is that vortexes are formed on their inlet with several negative effects: reducing discharge coefficient, excessive head formation on spillway inlet, structure vibration, increasing of cavitation formation probability, suction of floating bodies into conduit, excessive oscillations on flow surface, unsteady flow formation, and increasing energy losses are the major consequences. Vortex flows result from flow direction variation, viscosity and surface tension. The flow type causes negative effects in operation of structures such as vertical circular spillway (Kabiri Samani and Borghei, 2001).Taştan and Yildirim (2010) indicated that critical submerged depth for intake in canal with uniform flow equals radius of spherical sink surface, which was finally named critical spherical sink surface. Rankine (1858) represented a model of vortex, namely Rankine compound vortex. In this model, it is assumed fluid particles, which are in the vicinity of vortex center, are solid bodies with high viscosity and rotational motion around their axes (Forced Vortex). The area is located inside nonviscous zone at a distance from vortex center. This research investigates geometric and hydraulic properties of critical sink surface by simulating flow in the environs of vertical intake inlet.