نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• جواد احدیان ¹
• سعید پی پل زاده ²
• منا امیدواری نیا ³

¹ دانشگاه شهید چمران اهواز

² دانشگاه شهید چمران

³ سازمان آب و برق خوزستان

چکیده

یکی از دشواری­های پیش روی شبکه‌های آبیاری و زهکشی، تخلیۀ پساب زهکشی به منابع آب پذیرنده از جمله رودخانه‌هاست. به دلیل ایجاد اغتشاش در محیط پذیرنده، یکی از راه­های مؤثر و سریع برای رقیق­سازی جریان‌های دفعی، جت‌های مستغرق هستند. در تحقیق حاضر جت مستغرق در زاویه­های عمودی و غلظت‌های سیال متفاوت با استفاده از Flow-3D مدل‌سازی شد. برای این منظور، زاویه­های 30، 5/37، 45، 5/52 و 60 درجه و غلظت‌های 10، 20، 30 و 40 گرم بر لیتر با دبی‌های متفاوت در نظر گرفته شد. میدان مدلسازی شامل یک میلی­متر آزمایشگاهی به طول 7 متر، عرض 72 و ارتفاع 70 سانتی­متر بود. یک نازل به عنوان جت در بخش ابتدایی فلوم با قابلیت تغییر در زاویه و در کف آن تعبیه شد. برای کالیبراسیون و صحت‌سنجی مدلسازی‌ها از داده‌های اندازه‌گیری شده در تحقیقات احدیان و همکاران استفاده شد که از مدل فیزیکی آزمایشگاهی بهره­گیری کرده بودند. نتایج تحقیق نشان می­دهد که مدل تلاطمی k-e RNGبا خطای حدود 5/9 درصد در پیش‌بینی مشخصات جریان خروجی جت دقت قابل قبولی دارد. نتایج همچنین نشان می­دهد که با افزایش طول معیار (L_M) ارتفاع اوج منحنی‌های خروجی کاهش می‌یابد. از نظر کمّی، نتایج نشان می‌‌دهد که اختلاف بین نسبت طولی نقطۀ اوج تراژکتوری در جت با زاویۀ 45 درجه برای اعداد فرود چگال مختلف در حدود 2 برابر بیشتر است تا با زاویه­های  30 و 60 درجه. نتایج مدل نشان می‌دهد که حداکثر و حداقل عدد رقیق‌شدگی در نقطه اوج به ترتیب برابر با 68/0 و 48/0 است که در برنامه‌ریزی عملکرد تخلیه‌کننده‌ها بسیار با اهمیت است در حالی که برای نقطۀ بازگشت (خط مرکزی منحنی خروجی جریان جت مربوط به حداکثر طول طی شده‌) حداکثر عدد رقیق‌شدگی برابر با 42/0 و حداقل آن برابر با 03/0 به دست می‌آید.

کلیدواژه‌ها

• جت دایره‌ای مستغرق
• عدد رقیق‌شدگی
• عدد فرود چگال
• مدلسازی

عنوان مقاله [English]

Hydraulic Simulation of Sewage Discharge in an Irrigation and Drainage System by Changing the Vertical Angle of the Bottom Circular Buoyant Jet

چکیده [English]

Sewage discharged into an ambient water system such as a river or sea is a serious problem in irrigation and drainage networks. Concerns about pollution require decreasing the initial dilution for disposal of brine wastewater into ambient environments. A quick and effective way to dilute dense waste flow is turbulence from a submerged jet. The present research investigated use of a buoyant jet at different vertical angles and fluid injection rates on dilution. Flow-3D was used for modeling. Angles of 30°, 37.5°, 45°, 52.5° and 60° were considered at concentrations of 10, 20, 30 and 40 g/l and different jet injection discharges. The experimental data was then used for verification and validation. The results showed that the RNG k-e turbulence model with an error of about 9.5% had acceptable accuracy in the prediction of jet trajectory properties of injection flow. These results also showed that increasing the length (L_M) decreased the peak height of the trajectory curve. The quantitative findings showed that the difference between the distance ratio of the peak trajectory at a 45° angle was twice that of the 30° and 60° angles at the different densimetric Froude numbers. The maximum and minimum dilution values at the peak trajectory were 0.68 and 0.48, respectively. At the peak for the return point, the maximum and minimum values were 0.42 and 0.03, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

• Circular Round Buoyant Jet
• Densimetric Froude Number
• Dilution Number
• Mathematical Model