Numerical study of flow of labyrinth weir with triangular and curved plan form using Fluent software

محورهای موضوعی : Irrigation and Drainage

سمیه امامی ¹ (گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز)
هادی ارونقی ² (گروه مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران)
جواد پارسا ³ (گروه مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.)

تاریخ دریافت : 1392/08/04 تاریخ پذیرش : 1392/12/10 تاریخ انتشار : 1393/02/11

کلید واژه: discharge coefficient, سرریز منقاری, پلان مثلثی, دبی جریان, پلان منحنی و فلوئنت, fluent, Labyrinth weirs, triangle plan form, curved plan form,

چکیده مقاله :

Labyrinth weirs have not a straight crest in the perpendicular direction to the flow. The plan view of the weir consists of multiple and broken linear crests that cause the increase of its effective length. The advantages of this type of weirs are higher discharge capacity, easy aeration as well as low fluctuations of water surface at the weir upstream. This paper deals with the simulation of the flow over labyrinth weirs with triangle plan to obtain its discharge coefficients. In order to simulate the flow over the weir, Fluent software was used as a virtual laboratory. The turbulence and the free surface of the flow were modeled by k-ε RNG and volume of fluid (VOF) algorithms, respectively. The results were compared with the experimental results of Kumar et al. (2012) for curved plan crest labyrinth weir. The comparison of the results indicated that the curved plan form weirs have the higher discharge coefficients than the ones in triangular plan form and discharge of curved plan form weirs compared with triangular plan form an increase of 25 percent.

چکیده انگلیسی:

سرریزهای منقاری، سرریزهایی می باشند که از یک لبه مستقیم و صاف برخوردار نبوده و در پلان بالا، از حالت خطی شکسته برخوردار می باشند. از مزایای این نوع سرریزها می توان به بالا بودن ظرفیت سرریز، هوادهی آسان جریان و پایین بودن نوسانات سطح آب در آستانه ی عبوری جریان از روی سرریز اشاره کرد. این تحقیق به بررسی عددی جریان و دبی عبوری جریان بر روی سرریز منقاری با پلان مثلثی با استفاده از نرم افزار فلوئنت و مدل آشفتگی k-ɛ روش RNG پرداخته شد. سطح آزاد جریان نیز با استفاده از روش جزء حجم سیال (VOF) تعیین گردید. نتایج مدل عددی با نتایج حاصل از مطالعه ی کومار و همکاران در سال 2012 که سرریزهای منقاری با پلان منحنی شکل را به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار داده اند، بررسی شد. نتایج نشان داد که سرریزهای منقاری با پلان منحنی مطالعه شده توسط کومار و همکاران در مقایسه با پلان مثلثی از ظرفیت دبی عبوری بیش تری نسبت به سرریزهای منقاری با پلان مثلثی برخوردار می باشند و دبی عبوری از روی سرریز های منقاری با پلان منحنی در مقایسه با پلان مثلثی افزایش 25 درصدی داشت.

منابع و مأخذ:

خوش­بین، ف.، ابتهاج، ع.، بنکداری، ح. و لشته نشایی، م.ا. (1393). ارائه مدل ریاضی جهت پیش­بینی ضریب دبی سرریز کنگره­ای مثلثی با استفاده از شبکه عصبی GMHD و الگوریتم ژنتیک. سیزدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه تبریز.

ظهیری، ع. (1394). استخراج رابطه ضریب دبی در سرریزهای قوسی به کمک روش برنامه­ریزی ژنتیک. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. شماره 2، جلد 9، ص 334-323.  

قلی­زاده، ع.، قدسیان، م.، پناهی، ر. و سنگ سفیدی، ی. (1393). بررسی عددی اثر شکل تاج بر روی ضریب آبگذری سرریزهای کنگره­ای. سیزدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه تبریز.

نیک پیک، پ.، کاشفی­پور، س. م. و ملتجی، ا. (1390). بررسی اثر ابعاد هندسی سرریز لبه تیز نوک اردکی روی ضریب دبی. همایش ملی سازه، راه، معماری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس.

Zahraeifard, V. and Talebeydokhti, N. (2012). Numerical simulation of turbulent flow over labyrinth spillways/weirs. International Journal of Science and Tecnology. 22(5), pp: 1734-1741.

Taylor, G. (1968). The performance of labyrinth weir. PhD Thesis University of Nottingham Nottingham England. 

Hay, N. and Taylor, G. (1970). Performance and design of labyrinth weirs. Journal of Hydraulic Engineering 96(11), pp: 2337–2357.

Lux, F. L. and Hinchcliff, D. (1985). Design and construction of labyrinth spillways. International Congress on Large Dams. ICOLD Paris France 4(15), pp: 249-274.

Kumar, S., Ahmad, Z. and Mansoor, T. (2011). A new approach to improve the discharging capacity of sharp crested triangular plan form weirs. Journal of Flow Measurement and Instrumentation 22, pp:175–180.

Zahraeifard, V. and Talebeydokhti, N. (2012). Numerical Simulation of Turbulent Flow over Labyrinth Spillways/Weirs. International Journal of Science and Tecnology 22(5): 1734-1741.

Crookston, B. M. and Tullis, B. P. (2012). Discharge efficiency of reservoir application specific labyrinth weirs. Journal of Irrigation and Drainage Engr ASCE 138(6): 773-776.

Kumar, S., Ahmad, Z., Mansoor, T. and Himanshu, S. K. (2013). A New Approach to Analyze the Flow over Sharp Crested Curved Plan form Weir. International Journal of Recent Technology and Enginnering (IJRTE) 2(1): 2277-3878.

Kumar, S., Ahmad, Z., Mansoor, T. and Himanshu, S. K. (2012). Discharge Characteristics of Sharp Crested Weir of Curved Plan-form. Research Journal of Engineering Science 1(4): 16-20.

Anoymous. (2006). Fluent 6.3 User’s Guide. Chap 23. Fluent Incorporated Lebanon