خطر کاویتاسیون در دریچه‌های تحتانی سدها با استفاده از حل عددی نرم‌افزار انسیس

پژوهش حاضر با هدف محاسبه عدد کاویتاسیون دریچه تحتانی در آبگیر تحتانی سد نسا، به صورت مدل آزمایشگاهی و عددی طرح ریزی شده است. مقادیر فشار استاتیک در طول مدل دریچه تحتانی، توسط 22 پیزومتر تعبیه شده، اندازه‌گیری شد. برای مشخص کردن نقاط و مناطق با ریسک بالای کاویتاسیون، مقطع طولی دریچه تحتانی به سه بلوک تقسیم بندی شد. این تقسیم‌بندی براساس تاثیر پارامترهای هیدرولیکی موثر بر پدیده کاویتاسیون معرفی می‌شود. در بلوک شماره یک، نتایج محاسبه عدد کاویتاسیون نشان داد، این منطقه که در ابتدای جت خروجی سد را در بر می گیرد، سطح خطر، امکان کاویتاسیون را نشان می‌دهد. بررسی‌ها نشان داد، عدد کاویتاسیون در این منطقه وابسته به ارتفاع آب در کانال بالادست است. برای منطقه شماره دو، نتایج نشان داد، به ازای نسبت موقعیت درنظر گرفته شده به کل طول دریچه تحتانی و در محدود 0/44 و0/9 مقادیر کاویتاسیون، پارامتری از سرعت خروجی جت در دریچه تحتانی هستند. لازم به ذکر است، بررسی سطح خطر در مناطق دوم و سوم به ازای 0/44 = x/l، سطح خطر وابسته به فشار منفی در این مناطق است. همچنین مدل‌سازی عددی به ازای روش‌های مختلف مدل آشفتگی نشان داد که مدل آشفتگی k ε rng با مش ریز بهترین همخوانی را با نتایج مدل آزمایشگاهی دارد و مقادیر خطای آن به ازای مدل آزمایشگاهی و عددی محاسبه شد.

cavitation risk through the bottom outlet of the dam using numerical solution of ansys model

the objective of the present research was to investigate the flow properties through the bottom outlet of the nesa dam based on numerical and experimental studies. 22 piezometers were employed to measure the static pressure through the experimental model. the bottom outlet section was divided into three blocks to measure the endangered region. the graph of cavitation numbers was plotted for different flow discharge and cavitation damage levels to compare with a safe zone to find out the areas with a high risk of cavitation. the results illustrate that block no. 1 cavitation index is located at the “possible cavitation” damage. the studies showed that the cavitation index is the dependent parameter with the height of the water at the upstream reservoir. furthermore, for block no. 2, the level of cavitation ranged from x/l = 0.44 to 0.90 and the cavitation level is related to the velocity, and by increasing the velocity to 16 m/s, the threat of the cavitation and its consequences is raised, dramatically. regarding block no.2 and 3, the cavitation through this block depends on the negative pressure since the negative values of the cavitation index is related to the negative static pressure and it is assumed that the negative pressure can reach the threat of major damage. also, a comparison between different numerical turbulence models illustrates that the k ε rng with fine mesh showed less error with experimental values which causing the numerical model with this condition to reach an appropriate agreement between numerical and experimental simulations.