دانلود پایان نامه
چانسون (1989) تحقیقات آزمایشگاهی خود را جهت تعیین غلظتهای هوای ورودی به جریان در اثر دو نوع هواده انجام داد. در این آزمایشات که روی مدل هیدرولیکی سرریز آزاد سد کلاید با مقیاس 1:15 انجام گرفت، اعداد فرود جریان در مدل بین 3 تا 25 و سرعت ورودی m/s 3 تا m/s 14 بوده است. دو نوع هواده اولی شامل ترکیبی از رمپ با زاویه 7/5 درجه و پله به ارتفاع mm 30 و دومی تنها شامل پلهای به ارتفاع mm 30 به طور جداگانه در مدل تعبیه و وضعیت جریان در پاییندست هوادهها و جریان هوادهی مورد بررسی قرار گرفتند. در نتیجه این آزمایشات در منطقه با جریان متغیر تدریجی، تحلیل جریان بر اساس معادلات پیوستگی و انرژی منجر به بدست آمدن دو معادله دیفرانسیلی شده که میتوانند برای تعیین ورود هوا به داخل جریان سرریز آزاد در روشهای عددی به کار گرفته شوند. همچنین پیشبینی غلظت هوای جریان توسط این روش بسیار قابل اعتماد بوده و میتواند در محاسبه فاصله بین هوادهها مورد استفاده قرار گیرد.
چانسون (1989) با انجام مطالعاتی روند ورود هوا به داخل جریان توسط هوادهها را مورد بررسی قرار داد. در این تحقیقات که بر روی مدل یک سرریز شوت با سرعت بالا (m/s 4 تا m/s 15) صورت پذیرفت، نحوهی ورود هوا به داخل جریان به طور مفصل مورد بحث قرار گرفت و روابط جدیدی برای تعیین غلظت هوای ورودی به جریان و اندازهگیری سرعت جریان ارائه شد. نتایج این مطالعات مشخص کرد که مقدار هوای ورودی به جریان وابسته به اختلاف فشار داخل فضای کاویتی و خارج آن است و همچنین در مورد کاویتی پاییندست هواده و موقعیت نقطه برخورد روابطی ارائه شد.
وود و همکاران (1991) مطالعات گستردهای در رابطه با هوادهی سطحی و اجباری به جریان انجام دادند. در این مطالعات تاثیر ورود هوا بر میدانهای فشار و سرعت و همچنین توربولانس جریان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که ورود هوا به داخل جریان باعث افزایش سرعت جریان میشود. تغییرات فشار جریان در کف کانال به صورت کیفی مشابه شکل (2-8) بوده که در اثر ورود هوا به داخل جریان، فشار موضعی خصوصا در ناحیه چرخش که دارای فشار منفی است، افزایش مییابد.
شکل ‏29- نواحی مختلف جریان و دیاگرام توزیع فشار در کف (Wood, 1991)
اروین و همکاران (1995) آزمایشاتی بر روی هواده نصب شده بر روی سرریزها به منظور بررسی تأثیر هندسه ی رمپ هواده بر وضعیت هوادهی جریان و همچنین وضعیت توربولانسی جریان انجام دادند. این آزمایشات روی یک سرریز آزاد با شیب طولی بستر 45 درجه و به ازاء سه زاویه ی مختلف برای رمپ هواده، انجام شد. نتایج این آزمایشات نشان می دهد که در حالت کلی وجود رمپ هواده معمولا 20 تا 30 درصد اغتشاش اضافی در جریان به وجود می آورد و همچنین رمپ های با زاویه ی بزرگ تر اغتشاش بیشتری نسبت به رمپ های با زاویه ی کوچک تر ایجاد می کنند. (شکل 2-9)
شکل ‏210- تغییرات شدت توربولانسی در طول جت جریان پاییندست رمپ هواده سرریز آزاد (Ervin et al., 1995)
دانگ و همکاران (2005) با انجام تحقیقات آزمایشگاهی به مقایسه ی وضعیت جریان در دو حالت با هوادهی و بدون هوادهی و تأثیر هوادهی در جلوگیری از خرابی ناشی از کاویتاسیون پرداختند. آزمایشات در یک تونل آب که شامل چهار مقطع متوالی که به ترتیب مقطع هوادهی، مقطع جمع شونده، مقطع مشاهده و مقطع پخش شونده نامگذاری شده بود، انجام گرفت. با ورود هوا به داخل جریان، وضعیت جریان با توجه به پارامترهای تغییرات فشار و اندیس کاویتاسیون در مقطع مشاهده مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه آزمایشات حاکی از این است که هوای وارد شده به جریان، فشار در ناحیه ی کاویتاسیون یا همان مقطع مشاهده را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد و همچنین با رسم نمودار موج فشاری ناشی از انفجار حباب های کاویتاسیون در دو حالت با هوادهی و بدون هوادهی جریان نشان داده شد که این نمودار شکلی به صورت پله به خود می گیرد که ناشی از کاهش قدرت موج فشاری در اثر ورود هوا می باشد.
چانسون و همکاران (2006) آزمایشات گستردهای جهت تعیین تاثیر حضور پایاب بر مشخصههای هیدرولیکی جریان سرریز انجام دادند. با مدلسازی عددی مدل آزمایشگاهی، مطالعات بر روی هر دو مدل صورت گرفت. بر روی مدل آزمایشگاهی سرریز 5 حالت و بر روی مدل عددی 4 حالت برای برای عبور جریان با تغییر در هر ورودی به سرریز و عمقهای متفاوت پایاب صورت گرفت. مقادیر حاصله از مدلهای هیدرولیکی و عددی برای مشخصههای جریان مانند دبی جریان، فشارهای نسبی و فشارهای مطلق با یکدیگر مقایسه شدند. مقایسه نتایج دبی جریان در مدل هیدرولیکی و عددی بیانگر نتایج مورد قبول مدل عددی در پیشبینی وضعیت جریان میباشد. همچنین فشارهای حاصله از مدل عددی نیز بیانگر توانایی قابل قبول این مدل در سرریزهای دارای پایاب میباشد. اگرچه مدل عددی خود دارای محدودیتهایی میباشد اما قابلیت این را دارد که در نقاطی که امکان برداشت نتایج در مدل هیدرولیکی وجود ندارد تغییرات و گرادیان پارامترها را به دقت محاسبه کند.
شمسایی و سلیمانزاده (2006) در طی مطالعات عددی به شبیهسازی جریان آب و هوا در مدل آزمایشگاهی یک تخلیه کننده تحتانی پرداختند. در این تحقیقات از نتایج مدل آزمایشگاهی اسپیرلی و هگر (Speerli and Hager, 2000) استفاده شده و شبیهسازی عددی جریان دو فازی آب و هوا برای آن صورت گرفت. پارامترهای مختلف حاصله از مدل عددی برای جریان با نتایج مدل آزمایشگاهی مقایسه شدند. نتایج این شبیهسازی نشان داد که توانایی مدل عددی در تخمین پارامترهای مشخص کننده وضعیت جریان مانند دبی جریان، اندیس کاویتاسیون، غلظت هوا و توزیع هوا در مقاطع مختلف قابل قبول بوده به طوری که مدل عددی این پارامترها را با اختلاف ناچیزی نسبت به نتایج آزمایشگاهی تخمین زده است.
دانگ (2006) تحقیقات آزمایشگاهی خود را در مورد کنترل کاویتاسیون به وسیله هوادهی به جریان در سریزهای آزاد انجام داد. این آزمایشات در سرعتهای متفاوت m/s 20 تا m/s 50 در دو حالت با هوادهی و بدون هوادهی صورت گرفته و در طی آن مقادیر موج فشاری در هر دو حالت اندازهگیری شد. نتایج این آزمایشات مشخص نمود که نمودار موج فشاری در حالت با هوادهی و بدون هوادهی در ناحیه کاویتاسیون، دارای پله است و هوادهی به جریان به طور قابل توجهی فشار در این ناحیه را افزایش میدهد. همچنین در این تحقیقات رابطهای بین حداقل غلظت هوا جهت پیشگیری از کاویتاسیون و سرعت جریان ارائه شد.
درگاهی (2006) به صورت سه بعدی و توسط نرمافزار Fluent به شبیه سازی جریان عبوری از روی سرریز اوجی و تعیین سطح آزاد جریان و پروفیلهای سرعت در ازای استفاده از مدلهای توربولانسی و توابع دیواره مختلف، پرداخته است. پارامترهای اصلی جریان دارای تطابق خوبی با دادههای آزمایشگاهی هستند با این حال این تطابق وابستگی فراوانی به انتخاب اندازه شبکه، مدل توربولانسی، تابع دیواره و عدد رینولدز دارد. نتایج این تحقیقات ثابت کرد که در سرریزها استفاده از شبکههای به نسبت کوچکتر در نزدیکی دیواره از اهمیت بیشتری برخوردار است. مدل توربولانسی RNG k-ε نیز نتایج بهتری نسبت به مدلهای دیگر برای میدان سرعت در نزدیکی دیوارهها ارائه میدهد با این حال انتخاب تابع دیواره مناسب برای مرزهای صلب از اهمیت بیشتری در مقایسه با نوع مدل توربولانسی برخوردار است. در کل تعیین سطح آزاد آب با اختلاف 5/1% تا 9/2% نسبت به دادههای آزمایشگاهی در هدهای مختلف سرریز به خوبی امکانپذیر بود.
روآن و همکاران (2007) با انجام تحقیقات آزمایشگاهی به مقایسه ی عملکرد دو نوع هواده دارای رمپ و همچنین رمپ به همراه گروو در دو طرح مختلف در یک سرریز تونلی با توجه به پارامترهای طول کاویتی، دبی هوای ورودی و غلظت هوا در درون جریان آب پرداختند. در شکل (2-11) محل قرارگیری هواده ها و در شکل (2-12) طرح هواده های به کار رفته نمایش داده شده است.
شکل ‏211- سرریز تونلی همراه با هواده (Ruan et al., 2007)

مطلب مرتبط :   دانلود پایان نامه ارشد درمورد آلفای کرونباخ و پایایی ترکیبی، میزان تحصیلات پاسخ دهندگان

شکل ‏212- طرح شماره 1 (سمت راست) و طرح شماره 2 (سمت چپ) (Ruan et al., 2007)
طرح شماره 1 شامل دو هواده رمپ به همراه گروو و طرح شماره 2 شامل دو هواده رمپ می باشد. نتایج آزمایشات نشان داد که با توجه به پارامترهای جریان مثل طول کاویتی، دبی هوای ورودی به جریان آب و غلظت هوای وارد شده به جریان در پایین دست هواده، هر دو هواده در طرح شماره 2 عملکرد بهتری نسبت به طرح شماره 1 داشته و همچنین مشخص شد که برای سرریزهای تونلی، شکل و اندازه ی هواده ها نیازمند طراحی خاص می باشد زیرا در پروژه های مختلف، شرایط مختلفی برای دبی جریان، سرعت، شیب کف و طول سرریز تونلی وجود دارد. طرح به کار رفته در این آزمایش (طرح شماره 2) می تواند با افزایش فضای کاویتی، طول کاویتاسیون، دبی هوای ورودی و غلظت هوا در نزدیکی کف، از سرریزهای تونلی در برابر کاویتاسیون محافظت نماید.
وو و روآن (2007) در طی مطالعات خود با ارائه معادلات جدید و حل آنها به بررسی زاویه جریان عبوری از روی هوادهها پرداختند. آنها معادلات خود را در رابطه با طول کاویتی پاییندست هواده و زاویه جریان عبوری از روی هواده برای دو نوع هواده دارای رمپ و پله ارائه دادند. در این معادلات دو پارامتر موثر در زاویه جریان عبوری از روی هواده، یعنی عمق و مؤلفههای سرعت جریان، مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصله با روشهای محققین دیگر در تخمین زاویه جریان و نتایج مدل آزمایشگاهی مقایسه شد. در نتیجه این مطالعات مشخص شد که در هواده رمپ، زاویه جریان عبوری از روی هواده وابستگی زیادی به عمق جریان روی رمپ و مؤلفههای سرعت دارد اما در هواده پله این زاویه به عمق جریان وابسته نبوده و فقط تابع مؤلفههای سرعت جریان میباشد.
سو و همکاران (2009) آزمایشاتی بر روی یک نوع جدید هواده جهت بررسی عملکرد آن در جریانهای با عدد فرود پایین و شیب کف کانال ملایم انجام دادند. این آزمایشات در یک تونل آب بر روی یک هواده جدید که هواده ذوزنقهای شیاردار با مقطع شیبدار نامگذاری شده بود، صورت گرفت. در طی این آزمایشات مشخصات جریان هوادهی شده توسط این هواده مانند الگوی جریان، شکل کاویتی، غلظت هوا در نزدیکی کف، توزیع فشار در کف تونل و سرعت هوا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشات نشان داد که این هواده به علت ایجاد سطح تماس بزرگ بین آب و هوا، قادر است حجم هوای ورودی به جریان را افزایش داده و در نتیجه شرایط هوادهی را بهبود ببخشد. همچنین این هواده توانایی پایدار سازی کاویتی پاییندست هواده را داشته و طول آن را افزایش میدهد.
محقق و وو (2009) با انجام آزمایشاتی به بررسی تاثیر پارامترهای هیدرولیکی و هندسی بر روی طول کاویتی پاییندست دریچه سرویس تونل تخلیه پرداختند. در این آزمایشات رابطه L/d=f(Fr, ts/d, , α) ارائه شد که حاکی از وابستگی طول کاویتی به عدد فرود جریان، ارتفاع پله، شیب کف تونل و زاویه جداره فوقانی تونل قبل از دریچه سرویس میباشد. در جدول (2-2) مشخصات هندسی تونل در حالتهای مختلف آزمایش آمده است. در نتیجه این آزمایشات مشخص شد که افزایش عدد فرود جریان، ارتفاع پله، شیب کف و زاویه جداره فوقانی باعث افزایش طول کاویتی پاییندست میشوند که نقش شیب کف تونل برجستهتر میباشد. (شکل 2-13)
جدول ‏22- مشخصات هندسی تونل (Mohaghegh and wu, 2009)

مطلب مرتبط :   مقاله درمورد دانلود منطق استقرائی، برتراند راسل

(a) (b)