بررسی اثر قدرت لایه‌بندی حرارتی بر بازده اختلاط مصنوعی در مخازن سدها

Abstract

پدیده‌های لایه‌بندی و اختلاط در مخزن سد می‌توانند پارامترهای کیفی آب را در طول سال در تراز‌های مختلف آبگیری به مقدار زیادی تحت‌الشعاع قرار دهند. یک روش مرسوم برای از بین بردن لایه‌بندی و ایجاد اختلاط در مخزن، هوادهی به بدنه آبی از کف مخزن می‌باشد. در صورت طراحی صحیح سیستم هواده با توجه به قدرت لایه‌بندی می‌توان بازده فرایند را تا حد امکان افزایش داد. در این پژوهش از یک مدل تجاری کاملاً سه‌بعدی دینامیک سیالات محاسباتی (Fluent) برای مطالعه اختلاط مصنوعی لایه‌بندی حرارتی در یک مخزن آزمایشگاهی استفاده شده است. زیربرنامه‌هایی به منظور حل دقیق مسأله مورد بررسی، تحت عنوان توابع UDF به کد اصلی نرم‌افزار اضافه گردیدند. بر اساس نتایج حاصل شده از مدل عددی، قدرت لایه‌بندی عامل تعیین کننده‌ای در میزان انرژی لازم برای اختلاط کامل در مخزن می‌باشد. همچنین با بررسی اختلاط در دو مخزن با قدرت لایه‌بندی برابر، مشخص گردید که با کاهش میزان هوای تزریق شده به سیستم، میزان کم‌تری از انرژی ورودی به سیستم طی آشفتگی اضمحلال می‌یابد و در نتیجه آن، بازده اختلاط مصنوعی افزایش پیدا خواهد کرد. با توجه به نتایج پژوهش حاضر توصیه می‌شود طراحی سیستم هواده به گونه‌ای باشد که عدد پلوم در محدوده بیش از 400 قرار گیرد.