مطالعه آزمایشگاهی عملکرد هوادهی در کف تونل آب بر و تاثیر آن بر طول جدایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی عمران- مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی دانشگاه سمنان

2 گروه مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

3 استاد دانشکده مهندسی آب و محیط زیست دانشگاه شهید چمران اهواز

10.22125/iwe.2023.345331.1640

چکیده

کاویتاسیون یکی از شایع‌ترین و مخرب‌ترین عوامل خرابی سرریز سدها و تونل‌های انتقال آب است. یکی از راهکارهای موثر در پیشگیری از کاویتاسیون، هوادهی به سیال به جهت تأمین فشار و جلوگیری از ایجاد مکش فوق‌العاده در جریان میباشد. به هر میزان جداشدگی جریان سیال از کف مجرا بعد از محل ورود هوا، دارای طول بیشتری باشد نشان دهنده ورود موثرتر هوا به جریان می‌باشد. انواع مرسوم هواده‌ها (کاویتاتورها) در سازه‌های هیدرولیکی شامل رمپ، پله، شکاف و ترکیب آنها می‌باشد. در این پژوهش عملکرد آزمایشگاهی 19 کاویتاتور مختلف در جریان تحت فشار درون تونل با مقطع باکس، با 5 دبی مختلف آب و 2 حالت با هوادهی و بدون هوادهی مورد بررسی قرار گرفت. جهت اعتبار دهی به مجموعه بروندادها و کاهش احتمال خطا، کلیه آزمایش‌ها در 3 زمان‌ متفاوت تکرار شده‌اند. پس از تحلیل آماری نتایج آزمایش‌ها، مشاهده شد: نوع کاویتاتور روی طول جداشدگی تأثیر دارد، ارتفاع رمپ و افزایش دبی جریان، تأثیر مثبت روی طول جداشدگی داشته و زاویه رأس رمپ، ارتفاع پله، و عمق شکاف، تأثیر قابل ملاحظه‌ای روی طول جداشدگی نداشتند. در نهایت دو هواده ترکیبی پیشنهاد شد که در عمل نتایج بهتری را نسبت به هواده‌های مرسوم در سازه‌های هیدرولیکی، نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Study the Performance of Bottom Cavitator in Water Conveyance Tunnel and its Effect on Separation Length

نویسندگان [English]

  • Masoumeh Zand 1
  • Khosrow Hosseini 2
  • Javad Ahadiyan 3
1 PhD student of Civil Engineering-Water Engineering and Hydraulic Structures, Semnan University, Iran.
2 Hydraulic structure Department, Civil Engineering faculty, Semnan university
3 Professor, Water and Environmental Engineering Faculty, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

Cavitation is one of the most common and destructive causes of spillways and water conveyance tunnels. One of the most effective ways to prevent the cavitation is to aerate the current, provide the pressure and prevent excessive suction. The longer is the separation length downstream of the air entrance to flow, the more efficiency of cavitator. Conventional types of aerators (cavitators) in hydraulic structures including ramps, steps, grooves, and their combinations. In this research, the performance of 19 cavitators with different geometries in a pressurized flow inside a box tunnel, for 5 discharges with/without aeration were investigated. All experiments were performed for 3 times to validate the experimental results and reduce the experimental errors. Statistical analysis of the experimental results showed that the type of cavitator had considerable effects on the separation length. In spite of the positive effects of ramp height and discharge on separation length, the angle of ramp, step height, and groove depth had non-significant effects on separation length. Finally, two combined aerators were proposed, which in practice had better results in comparison with conventional aerators in hydraulic structures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cavitator
  • Water tunnel
  • Cavitation
  • Aeration
  • separation length