دانلود پایان نامه
(c)
شکل ‏213- تاثیر پارامترهای هندسی (a) زاویه جداره فوقانی تونل، (b) شیب کف تونل، (c) ارتفاع پله
بر طول کاویتی پاییندست (Mohaghegh and Wu, 2009)
فیشر و هگر (2010) با تحقیقات آزمایشگاهی وسیعی روی مدل هیدرولیکی سرریز آزاد به تعیین خصوصیات جریان هوادهی شده از جمله غلظت هوا در نواحی نزدیک هواده و دورتر از آن پرداختند. این آزمایشات برای دامنه گستردهای از هندسههای مختلف هواده و پارامترهای هیدرولیکی صورت گرفت. در این تحقیق شرایط جریان بعد از هواده به سه منطقه جت پرتاب، ناحیه برخورد جریان به کف و منطقه دور از هواده تقسیم شده است. در نتیجه این آزمایشات مقادیر غلظتهای هوای ورودی از سطح جریان، غلظت هوای ورودی از کاویتی و مقدار میانگین غلظت در مقطع عرضی برای هر سه منطقه نامبرده ارائه شد. مقادیر غلظت هوای جریان در نزدیکی کف دارای حداکثر مقدار خود بوده و تا نقطه برخورد جت ادامه داشته و از نقطه برخورد جت این غلظت کاهش مییابد. همچنین گرادیان هوادهی بالایی نیز در محل برخورد جت به کف سرریز مشاهده گشت.
ژنگ و همکاران (2011) در طی تحقیقات گسترده ی آزمایشگاهی و عددی با شبیه سازی عددی سه بعدی جریان هوادهی شده بعد از هواده در یک تونل، به بررسی و مقایسه ی روشهای VOF و Mixture پرداختند. در این تحقیقات با تحلیل عددی جریان در نزدیکی هواده ، مقایسه ی نتایج بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی صورت گرفت که در آن وضعیت جریان با توجه به پارامترهای جریان مانند طول کاویتی و مقادیر متوسط فشار در پایین دست هواده، به ازائ هر دو روش عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعات نشان داد که هر دو روش با دقت خوبی سطح آزاد آب و طول کاویتی را محاسبه می کنند. غلظت هوای درون آب و مقادیر متوسط فشار پایین دست هواده بدست آمده از مدل توربولانسی Mixture خطای کمتری نسبت به نتایج آزمایشگاهی دارد.
فیشر (2011) با انجام تحقیقات آزمایشگاهی به تعیین مشخصههای هیدرولیکی جریان دو فازی در سرریز آزاد دارای سازه هواده پرداخته است. در این آزمایشات تغییرات مشخصههای هیدرولیکی جریان دو فازی از جمله ضریب هوادهی و طول کاویتی نسبت به دو پارامتر مهم زاویه دفلکتور و مقدار زیرفشار داخل کاویتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان میدهد که دفلکتورهای با زاویه بزرگتر عملکرد بهتری در وارد کردن درصد هوای بیشتر به جریان دارند و همچنین افزایش زاویه دفلکتور (α) باعث افزایش طول نسبی کاویتی (L/h0) میشود. (شکل 2-14) با افزایش زیرفشار داخل کاویتی شکل گرفته بلافاصله در پاییندست رمپ، طول کاویتی و ضریب هوادهی کاهش مییابند. (شکل 2-15) در این شکلها h0 ارتفاع جریان روی رمپ، LM ماکزیمم طول کاویتی و P زیرفشار داخل کاویتی میباشد.
وو و همکاران (2011) تاثیر پارامترهای هندسی هواده را بر روی مقادیر آب برگشتی به داخل کاویتی تشکیل شده بلافاصله در پاییندست رمپ هواده و طول کاویتی را به صورت آزمایشگاهی در سرریز آزاد مورد مطالعه قرار دادند. نتایج تحقیق مشخص نمود که در اعداد فرود پایین و شیب طولی کم شوت، آب برگشتی ناشی از برخورد جت عبوری از روی رمپ هواده به کف شوت میتواند کاویتی پاییندست هواده را پر نموده و موجب بروز کاویتاسیون گردد. نتایج این تحقیق مشخص نمود که مقدار آب برگشتی به داخل کاویتی به طول کاویتی تشکیل شده در پاییندست رمپ وابسته بوده و برای هوادههای با ارتفاع بزرگتر یا زاویه رمپ بیشتر مقدار طول کاویتی بزرگتر میباشد.
وو و لو (2011) با انجام تحقیقات آزمایشگاهی به بررسی تأثیر هوادهی به جریان آزاد در پیشگیری از وقوع پدیده ی کاویتاسیون پرداختند. در این تحقیق به بررسی پارامترهای موثر از جمله فشار هوای ورودی به جریان و مساحت ناحیه ی هوادهی پرداخته شد. با مقایسه ی حالت های مختلف برای هواده، فشار هوای ورودی به جریان و ناحیه ی موثر در هوادهی، معلوم شد که هرچه فشار هوای ورودی بیشتر و ناحیه ی هوادهی بزرگ تر باشد پیشگیری و کنترل تخریب های ناشی از کاویتاسیون بهتر صورت میگیرد.

مطلب مرتبط :   اینترنت، رینگولد، دموکراسی، ارتباطات، دیپلماسی، رسانههای

شکل ‏214- تاثیر افزایش زاویه دفلکتور بر (a) طول نسبی جت و (b) ضریب هوادهی (Pfister, 2011)

شکل ‏215- تاثیر افزایش زیرفشار داخل کاویتی بر (a) طول کاویتی و (b) ضریب هوادهی (Pfister, 2011)
کولاچیان و همکاران (2012) به کمک روشهای عددی و توسط نرمافزار Fluent، تاثیر هوادهی بر روی مشخصههای هیدرولیکی جریان تخلیه کننده تحتانی سد سفید رود را به ازائ بازشدگیهای متفاوت دریچه مورد مطالعه قرار دادند. در این مطالعات با شبیه سازی عددی جریان به بررسی میدانهای سرعت و فشار پرداخته شد. نتایج تحلیل بیانگر دقت مناسب مدل عددی در پیشبینی میدان فشار، سرعت، پروفیل سطح آزاد، ضریب هوادهی و اندیس کاویتاسیون در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی بوده و نشان داد که هوادهی تاثیر قابل توجهی بر افزایش فشارهای موضعی و در نتیجه کاهش خسارت ناشی از کاویتاسیون داشته است.
اقبالزاده و جوان (2012) با انجام مطالعات عددی به مقایسه بین مدلهای VOF و Mixture در شبیه سازی جریانهای دو فازه پرداختند. در این مطالعات، شبیه سازی جریان عبوری از روی یک سرریز پلکانی توسط نرمافزار Fluent صورت گرفته و در طی آن پروفیل سطح آزاد آب و مقدار هوای وارد شده به جریان محاسبه و نتایج حاصله با دادههای آزمایشگاهی (Chen, 2002) مقایسه شدند. نتایج این شبیه سازی نشان داد که سطح آزاد آب و مقدار هوای وارد شده به جریان توسط مدل Mixture بهتر از مدل VOF تخمین زده شده است.
بوسکار و همکاران (2012) طی آزمایشات گستردهای به بررسی تاثیر پارامترهای هندسی و هیدرولیکی بر میدان فشار، طول کاویتی و ضریب هوادهی جریان در جریان عبوری از روی رمپ تعبیه شده در انتهای تونل پرداختند. در طی این آزمایشات رابطه =Ljet/d=f(tanϕ, α, Fr, Re, Aerator Geometry) و βlower=Qa/Qw=f(Aerator Geometry, Fr, Tu, tanϕ, α) استفاده شد که بیانگر وابستگی طول نسبی کاویتی پاییندست رمپ () به پارامترهای بیبعد زاویه رمپ (ϕ)، شیب کف تونل (α)، عدد فرود (Fr)، عدد رینولدز (Re) و هندسه هواده و وابستگی ضریب هوادهی جریان (β) به پارامترهای بیبعد هندسه هواده، عدد فرود، شدت توربولانسی (Tu)، زاویه رمپ و شیب کف تونل میباشد. نتایج این آزمایشات نشان داد که فشار در کف تونل در تمامی حالتهای بازشدگی دریچه و هد آب مخزن، با رسیدن به ناحیه چرخش در پاییندست رمپ، دارای افت شدیدی بوده و با خارج شدن از این ناحیه دارای افزایش میباشد. (شکل 2-16) در تمامی هندسههای رمپ به کار رفته در این آزمایشات، با افزایش عدد فرود جریان، طول کاویتی پاییندست و ضریب هوادهی جریان افزایش پیدا میکنند. (شکل 2-17) با افزایش سطح مقطع نسبی جریان هوای ورودی (Aa/Aw) که منجر به افزایش مقدار هوای ورودی به جریان میشود، طول کاویتی پاییندست رمپ و ضریب هوادهی جریان افزایش مییابند. (شکل 2-18) همچنین فشار کاویتی میانگین (Pn=p/gd) در سطح مقطع کوچک هوادهی (AV)، با افزایش عدد فرود کاهش یافته و در سطح مقطع بزرگ هوادهی، به ازائ تمامی دامنه اعداد فرود، فشار کاویتی در حدود فشار اتمسفر قرار دارد. این مطلب بیانگر افزایش ضریب فشار در محدوده کاویتی با افزایش درصد هوای ورودی به جریان میباشد. (شکل 2-19)

مطلب مرتبط :   مقاله مفهوم بانکداری الکترونیک، قانون مجازات اسلامی

(a) (b)
شکل ‏216- تغییرات فشار در کف تونل به ازائ درصد بازشدگی مختلف دریچه و هد آب مخزن h/h0 : (a) 0.6 و (b) 1 (Bhosekar et al., 2009)

(a) (b)
شکل ‏217- تغییرات (a) طول کاویتی و (b) ضریب هوادهی نسبت به عدد فرود جریان (Bhosekar et al., 2009)