اثر دبی انحرافی، شکل دهانۀ آبگیر، توپوگرافی و زبری بستر بر ابعاد جداشدگی جریان و تنش برشی در آبگیر جانبی

جداشدگی جریان و شکل گیری جریان‌های چرخشیدر آبگیر منجر به آبشستگی و رسوب‌گذاری در قسمت هایی از کانال اصلی و آبگیر می شود و در نتیجه توپوگرافی بستر تغییر می یابد. در ناحیۀ جداشدگی، جریان به صورت چرخشی با سرعت پایین است که باعث تجمع رسوب در این ناحیه می شود و کاهش راندمان آبگیری را به دنبال خواهد داشت. تعیین شرایط بهینۀ آبگیری یکی از موضوع های مورد توجه محققان بوده است. در این تحقیق، اثر توپوگرافی بستر بر ابعاد جداشدگی جریان در آبگیر 55 درجه با ورودی تیزگوشه و گردگوشه در چهار نسبت دبی انحرافی 0.2، 0.4، 0.6 و 0.8 به صورت آزمایشگاهی بررسی و نتایج آن با نتایج تحقیقات پیشین محققان مقایسه شد. تاثیر زبری و وجود صفحه های مستغرق بر مقدار تنش برشی داخل آبگیر در حالت ورودی تیزگوشه و گردگوشه نیز بررسی گردید. نتایج تحقیقات نشان می دهد در نسبت دبی انحرافی بالا و ورودی گردگوشه، ابعاد جداشدگی تا حدود 97 درصد نسبت به حالت تیزگوشه کاهش می یابد. در حالت تیزگوشه، با افزایش نسبت دبی انحرافی، طول ناحیۀ جداشدگی 20 درصد افزایش و عرض آن حدود 70 درصد کاهش می یابد. علاوه بر این، وجود رسوب باعث کاهش طول و به‌خصوص عرض جداشدگی جریان می شود. مقدار تنش برشی در حالت ورودی گردگوشه کمتر است تا در حالت ورودی تیزگوشه. در حالت بدون نصب صفحه˓ تنش برشی بیشتر است تا در حالت با نصب صفحه؛ و با نصب صفحۀ مستغرق با آرایش موازی و زیگزاگی و زاویه های 10 و 30 درجه، تنش برشی در نقاط عرضی یکنواخت می شود که نشان می دهد صفحات به کاهش جریان‌های چرخشی و کاهش تغییرات سرعت کمک کرده اند.

The Effect of Diversion Flow, Intake Inlet Shape, Topography and Bed Roughness on the Flow Separation Dimensions and Shear Stress at the Lateral Intake

Secondary currents and flow separation at the intake lead to sedimentation and erosion at the lateral and main channels, resulting changes in bed topography. In the separation zone, circular flow with low velocity causes sediment’s accumulation happens in this area, the consequences of which would be reduction of intake efficiency. Hence, determining the optimum conditions of the impoundment has been one of the concerns for the researchers. In this study, the effects of bed topography on the flow separation dimensions in the 55degree water intake with the sharp and rounded edge entrances were assessed. Four different discharge ratios: 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8 were tested in this experimental study and the results were compared with those issued in previous papers. Additionally, the effects of bed roughness and submerged vanes on shear stress within water intake were tested in sharp edge and rounded edge entrances. The results showed that in high diversion flow ratio and in round edge entrance, comparing to sharped edge entrance, about 97% of separation dimensions were reduced. In sharp edge entrances, increasing the diverted flow ratio, caused the length of the separation zone increased about 20% and its width reduced about 70%. Furthermore, the bed topography and roughness reduced the width of the separation zone. Also, the shear stress in rounded edge entrance was less than that in sharp edge entrance. The shear stress, in case of absence of submerged vanes, was more than that when submerged vanes were installed. By installation of submerged vanes with parallel and zigzag arrangements and with angles equal to 10 and 30 degrees, shear stress in transverse happened to be uniform, indicating that vanes have helped rotational flow being reduced and velocity being changed.