منصة الرسائل والاطاريح: التصميم الهيدروليكي الأمثل لعواكس الجريان في حوض تسكين الناظم متعدد الفتحات

الخلاصة

مشكلة البحث التي تناولتها هذه الدراسة هي الاستخدام المحدود للنماذج النظرية التي تتضمن تدفقا على مرحلتين يتكون من الماء والرمل لمحاكاة وتحليل التآكل حول الهياكل الهيدروليكية. ويشير هذا القيد إلى أن هناك حاجة إلى مزيد من التحقيق في هذا المجال. لمعالجة هذه الفجوة البحثية، أجرى البحث الحالي تجارب مختبرية واستخدم نموذج ديناميكا الموائع الحسابية (CFD) للتحقيق في خصائص التدفق وأنماط النحر في اتجاه مجرى الهيكل الهيدروليكي. على وجه التحديد، بحثت الدراسة في استخدام أربعة أشكال أساسية للعاكسات المغمورة (مثلث مثقب واحد، مثلث صلب مزدوج، نصف دائرة مثقبة مفردة، ونصف دائرة صلبة مزدوجة) بزوايا ومواضع مختلفة على طول اتجاه التدفق. كان الهدف من الدراسة هو مقارنة فعالية هذه العاكسات في تقليل النحر في ظل التدفق المختلفة ومقارنتها بالحالة التي لم يتم فيها تركيب عاكس. من خلال معالجة هذه الفجوة البحثية، تهدف الدراسة إلى المساهمة في مجال الهندسة الهيدروليكية وتقديم رؤى حول التآكل حول الهياكل الهيدروليكية. في هذه الدراسة، تم استخدام نمذجة ديناميكا الموائع الحسابية (CFD) لفحص كيفية تأثير الموقع والزاوية الراسية لعواكس التدفق ونسبة الممر المائي على عمق النحر عبر ظروف التدفق المختلفة. تم استخدام أربعة أنواع من العاكسات، بما في ذلك اثنين من العاكسات المثقبة المفردة (نصف دائرية ومثلثة) واثنين من العاكسات الصلبة المزدوجة (نصف دائرية ومثلثة). تم استخدام معادلات Navier-Stokes والاستمرارية باستخدام طريقة الحجم المحدود والفرق المحدود لحل حركات السوائل، بينما تم اعتماد نموذج الاضطراب RNG κ-ε لنمذجة الاضطراب. تم استخدام إجهاد القص الزائد الناتج عن المياه المتدفقة لتحديد نموذج حمل الرواسب، وتم استخدام تقنية حجم السائل (VOF) لنمذجة الأسطح الحرة. أشارت النتائج إلى أن العاكس المثقوب نصف الدائري كان الأكثر فعالية في تقليل عمق النحر الموقعي الأقصى. قلل هذا العاكس من عمق النحر الأقصى بحوالي 76.8٪، بينما قلل العاكس الصلب نصف الدائري المزدوج من عمق النحر الأقصى بحوالي 75.7٪. قلل العاكس المثقوب المثلث والعاكس الصلب المثلث المزدوج من عمق النحر الأقصى بحوالي 22٪ و71.1٪ على التوالي، عند مقارنته بحوض السكون بدون العاكس. توصي هذه النتائج بأن العاكس المثقوب نصف الدائري هو الخيار الأمثل لتقليل أقصى عمق للنحر المحلي. تتميز المشكلة بأنها مشكلة متعددة الامثلية، الأمر الذي يتطلب الحاجة إلى تحسين عوامل متعددة في وقت واحد من أجل تحقيق حل موثوق. سهلت نتائج حل الامثلية تقدير عمق النحر وتحديد أبعاد التصميم المثلى لعاكسات التدفق، مع مراعاة الظروف المشابهة لتلك المستخدمة في هذه الدراسة.