جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "scouring" در نشریات گروه "مکانیک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «scouring» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
سرریزها یکی از سازه های هیدرولیکی مهم یک سد می باشند که در زمان سیلاب در جهت حفظ سلامت سد اعمال وظیفه می کند. در این تحقیق سرریز اوجی شکل آزاد سد سهند، با نرم افزار Flow-3D مدلسازی و تاثیر پارامترهای هیدرولیکی موثر در عملکرد این سازه، وقوع کاویتاسیون و آبشستگی حوضچه آرامش مورد بررسی قرار می گیرد و با مدل آزمایشگاهی صحت سنجی می شود. نتایج نشان می دهد در سه ناحیه از طول سرریز سرویس سد سهند کاویتاسیون ایجاد می شود. قسمت تاج سرریز، قسمت تغییر شیب میانه شوت و پرتاب کننده جامی شکل، قسمت هایی هستند که دارای مشکل کاویتاسیون می باشند. برای قسمت تاج سرریز، باید منحنی لبه آبریز (اوجی) اصلاح شده و قسمت مستعد کاویتاسیون بلندتر شود تا خلا به وجود آمده و امکان کاویتاسیون از بین برود. اگر با این کار نتیجه ای حاصل نشد، هوادهی جریان باید انجام شود. در قسمت میانه شوت باید از هوادهی از طریق ایجاد شکاف در کف استفاده کرد. همچنین لبه انتهایی پرتاب کننده جامی نباید صاف اجرا شده و به صورت منحنی وار باشد. عمق آبشستگی برای پرتاب کننده جامی شکل سرریز سد سهند حدود 6/7 متر بدست می آید که برای مقابله با آن نیاز به ساماندهی پایین دست سرریز با استفاده از استخر حفر شده، حفاظت و سنگ چینی می باشد.
کلید واژگان: کاویتاسیون, مدل عددی, سرریز لبه آبریز, آبشستگی, سد خاکی, Flow-3DSpillways are one of the important hydraulic structures of a dam, which perform their duties during floods in order to maintain the health of the dam. In this research, the free ogee spillway of Sahand dam is analyzed with Flow-3D modeling software and the effective hydraulic parameters on the performance of this structure including the occurrence of cavitation and scouring of the stilling basin have studied and verified with lab model. The results show that cavitation occurs in three areas along the service spillway of Sahand Dam. The ogee crest part of the spillway, the part that slope changes in the middle of the chute and the flip bucket are the parts that have the problem of cavitation. For the ogee crest part, the tip curve should be modified and the cavitation-prone part should be made longer to create a vacuum and eliminate the possibility of cavitation. If this doesn't work, aeration should be done. In the middle of the chute, aeration should be used by creating a gap in the floor. Also, the end edge of the flip bucket should not be smooth and reshaped as a curved surface. The scouring depth for the flip bucket of the Sahand dam spillway is about 7.6 meters, and to deal with it, it is necessary to organize the downstream of the spillway using a excavated pool, protection and a stone riprap.
Keywords: Cavitation, Numerical Model, Free Ogee Spillway, Scouring, Earth dam, Flow-3D -
Scour-induced sediment erosion poses a significant threat to the safety and longevity of infrastructure, including bridges, wind turbines, elevated buildings, and coastal infrastructure. Despite the well-known destructive consequences of scour, accurate models that capture the complexity of its dynamics remain elusive, impeding the development of effective countermeasures. We provide a comprehensive review of existing literature on scour dynamics and examine the fluid dynamics and bed shear stress surrounding bridge piers. We propose CFD (Computational Fluid Dynamics) simulations with LES (Large-Eddy Simulation). The current paper demonstrate that LES is a more effective technique than RANS (Reynolds averaged Navier-Stokes) for investigating bridge scouring. The LES simulations study local scour induced effects and compare the findings with RANS simulation results. Besides, two countermeasures are modeled, delta vane and plate footings, to decrease scour around piers. The results show that both countermeasures effectively reduce the shear stress, and we also suggest a combination of a delta vane and a plate footing as a promising solution to reduce upstream and downstream bed shear stress. The paper highlights the importance of thorough investigations on bridge scouring and the need for effective countermeasures to protect infrastructure from scour-related damage or collapse. The recommended countermeasures hold significant promise to reduce construction and maintenance costs and extend infrastructure longevity.Keywords: Scouring, Bridge pier, Flood, Large eddy simulation, Hydrodynamic countermeasures
-
حضور پایه در مسیر جریان آب باعث ایجاد یک جریان سه بعدی پیچیده در اطراف پایه می شود که می تواند منجر به آب شستگی پیرامون پایه گردد. یکی از اصول مهم در طراحی ایمن پایه های پل تخمین بیشترین عمق حفره آب شستگی می باشد. در این تحقیق مدل سازی مناسب پدیده آب شستگی پایه استوانه ای با استفاده از نرم افزار اپن فوم و داده های آزمایشگاهی بدست آمده از آزمایشگاه انجام شد. به این منظور از دو مدل برای شبیه سازی پدیده آب شستگی استفاده گردید. در این دو مدل عددی تاثیر فعال سازی کوپلینگ و تغییر مدل پسا بر پروفیل بستر، بررسی شد. مدل اول با روش غیر کوپل و مدل پسا کروی شبیه سازی شد. مدل دوم با روش کوپل شده و با تغییر مدل پسا کروی به غیر کروی انجام گردید. در مدل اول میزان خطا قابل توجه بوده است ولی در مدل دوم نتایج دارای تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی می باشد. نتایج نشان می دهد که بیشترین مقدار عمق آب شستگی تعادلی در مقطع عرضی در مدل عددی دوم و آزمایشگاهی با 6 درصد اختلاف بر هم منطبق اند. در فاز دوم به منظور بررسی پارامترهای تاثیرگذار بر کاهش آب شستگی، از سه مدل عددی که شامل پایه ساده و پایه همراه با طوقه در دو تراز مختلف می باشد، استفاده شد. نتایج نشان می دهد که طوقه در تراز 3/5 و 4 می توانند به ترتیب 49/2 درصد و 29/7 درصد از بیشترین عمق آب شستگی بکاهند. برخلاف اغلب تحقیقات پیشین، در این پژوهش مدل های عددی پایه ساده و پایه طوقه دار با رویکرد اویلری-لاگرانژی انجام گردید و به منظور مدل سازی آشفتگی از روش کا-امگا استفاده شد.
کلید واژگان: آب شستگی, پایه استوانه ای, مدل سازی عددی و آزمایشگاهی, اویلری-لاگرانژی, اپن فومThe placement of a pier causes a three-dimensional complex flow pattern around the pier, which lead to scouring hole around the pier. In this research, modeling of scouring around piers was performed both experimentally and numerically using pimpleLPTdensFoam solver in OpenFOAM. In the first section, two different scenarios were used to simulate the scouring process. In the two numerical models, the effect of phase coupling and drag models on the scoured bed was investigated. One-way coupling with sphere drag model was implemented in the first scenario and four-way coupling with nonsphere drag model in the second one. According to the results, the first model was not satisfying, but the result of the second model was in good agreement with experimental results. The maximum depth of scour at the cross-section in numerical and experimental results was equal (6 percent error). All the simulations were done using the Euler-Lagrange approach and k-w turbulence model to simulate turbulent flow. In the second section of this research, to investigate effective parameters on the reduction of scour, three numerical models including a simple cylindrical pier and two more models using pier with collar were simulated. In order to study the effect of a collar on the reduction of scouring, the simple cylinder without a collar and then with the presence of collar at two different levels were performed. The results show that using collar in level 3.5 and level 4 may respectively lead to 49.2 and 29.7 percent reduction in maximum depth of scour.
Keywords: Scouring, Cylindrical Piers, Numerical, Experimental Investigation, Euler-Lagrange, Openfoam -
مطالعه حاضر به بررسی میزان استهلاک انرژی و آبشستگی پایین دست حوضچه در حضور بلوک و عدم حضور آن و معرفی حوضچه بهینه در شرایط مختلف پرداخته است. در این تحقیق تلاش شده است نگاهی جامع به موضوع بلوک در حوضچه های آرامش شود و زوایای مختلف تاثیر آن در استهلاک انرژی و همچنین آبشستگی پایین دست حوضچه مورد بررسی و تحلیل قرار گیرد. نتایج محققینی که در دهه اخیر بر روی استهلاک انرژی در حوضچه های آرامش کار کرده اند گردآوری شده و در دو گروه دسته بندی گردیده است. در گروه اول از بلوک و موانع استفاده نشده و تاثیر تغییر شرایط هندسی حوضچه بر استهلاک انرژی و آبشستگی پایین دست معیار ارزیابی قرار گرفته است. در گروه دوم، با استفاده از بلوک های مختلف در طول حوضچه، میزان استهلاک انرژی و آبشستگی پایین دست مشخص گردیده است. بررسی داده های موجود نشان می دهد با توجه به هندسه حوضچه آرامش و نحوه چینش بلوک و عدد فرود، استفاده از بلوک می تواند به طور میانگین15% موجب افزایش استهلاک انرژی گردد. با افزایش عدد فرود عمق ثانویه نیز افزایش می یابد، همچنین استفاده از سطح زبر موجب کاهش عمق ثانویه بین 18% تا 37% نسبت به سطح صاف می گردد. استفاده از سطح زبر می تواند 27% تا 67% موجب کاهش طول پرش هیدرولیکی گردد. همچنین استفاده از بلوک در حوضچه موجب کاهش پارامتر آبشستگی نسبت به حالت استانداردUSBR می گردد. همچنین استفاده از بلوک در حوضچه آرامش موجب افزایش عدد عملکرد در مقایسه حالت بدون بلوک می گردد.
کلید واژگان: حوضچه آرامش, استهلاک انرژی, پرش هیدرولیکی, بلوک, آبشستگیOne of the most frequently encountered cases of rapid varied flow is the hydraulic jump. Stilling basins are used to dissipate the excess kinetic energy of flow to ensure the safety of overflow spillway, chutes, sluices, pipe outlets etc. in this study the topic of block in stilling basins is investigation in a general approach and it’s effect on energy dissipation and downstream scouring are analyzed. In the present research, the energy dissipation and scouring phenomenon were studied in different hydraulic and geometric conditions. Moreover, the present paper was focused on the effect of presence of blocks as an effective parameter on energy dissipation on stilling basin performance. To analyze and assessment of formed hydraulic jump in the stilling basins, the experimental data of many recent researches were achieved and compared. It was concluded that presence of blocks has significant effect on energy dissipation from 1% to 34%. It is also shown that with increasing the Fr Number, the secondary depth increases and the using a rough bed causes reducing the secondary depth between 18% to 37% in comparison with smooth one. Moreover, installing a rough bed also reduced the length of hydraulic jump between 27% to 67%. Using block in the stilling basins, reduces the scouring depth from USBR standard recommendation. Finally, it was concluded that using blocks increased the efficiency of the stilling basin performance.Keywords: Stilling basin, Energy Dissipation, Hydraulic jump, Baffle block, Scouring
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.