Ứng dụng mô hình Flow-3D xác định độ sâu liên hiệp và chiều dài nước nhảy trên đáy nhám tam giác

Bài viết Ứng dụng mô hình Flow-3D xác định độ sâu liên hiệp và chiều dài nước nhảy trên đáy nhám tam giác rình bày nghiên cứu độ sâu liên hiệp sau nước nhảy và chiều dài nước nhảy trên đáy nhám tam giác sử dụng công cụ mô phỏng số Flow-3D.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng mô hình Flow-3D xác định độ sâu liên hiệp và chiều dài nước nhảy trên đáy nhám tam giác TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY ỨNG DỤNG MÔ HÌNH FLOW-3D XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU LIÊN HIỆP VÀ CHIỀU DÀI NƯỚC NHẢY TRÊN ĐÁY NHÁM TAM GIÁC APPLICATION OF FLOW-3D MODEL FOR DETERMINATION OF CONJUGATE DEPTH AND JUMP LENGTH ON A TRIANGULAR ROUGH BED TRINH CÔNG TÝ1,2, TRẦN CÔNG TRIỆU1*, PHẠM CHÍ THÀNH1 1 Khoa Xây dựng Công trình thủy, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội 2 Trường Đại học Thủy lợi & Thủy điện, Đại học Tứ Xuyên, Thành Đô 610065, Trung Quốc *Email liên hệ: trieutc@huce.edu.vn Tóm tắt characteristics of rough blocks on the channel Nước nhảy đã được sử dụng rộng rãi để tiêu tán bottom, with the Froude number (Fr1) varying năng lượng dư thừa sau khi dòng chảy qua công from 4.8 to 9.4. The results show that four rough trình thoát lũ. Bài báo này trình bày nghiên cứu bed models strongly influence the hydraulic độ sâu liên hiệp sau nước nhảy và chiều dài characteristics of hydraulic jumps. The nước nhảy trên đáy nhám tam giác sử dụng conjugate depth (y2) is reduced by 16-27% công cụ mô phỏng số Flow-3D, Phần mềm compared to a smooth bed in the same Flow-3D áp dụng kết hợp họ mô hình rối RNG experimental conditions; the jump length (Lj) is k- và phương pháp thể tích chất lỏng (VOF) đã about 30-53% less than the smooth bed. được ứng dụng phổ biến mô phỏng hiện tượng Keywords: Hydraulic jump, triangular rough thủy lực phức tạp trong công trình thủy. Nghiên beds, Flow-3D, Conjugate depth, Jump length. cứu đã đưa ra bốn mô hình đáy nhám dựa trên sự bố trí và đặc trưng hình học khác nhau của 1. Tổng quan các dải khối nhám trên đáy kênh với số Froude Trong những năm đây, những nghiên cứu về (Fr1) thay đổi từ 4,8 đến 9,4. Kết quả nghiên hiện tượng nước nhảy trên đáy nhám là một hướng cứu cho thấy bốn mô hình đáy nhám mới có ảnh nghiên cứu mới thu hút các nhà nghiên cứu về thủy hưởng mạnh đến đặc trưng thủy lực của nước lực. Do ảnh hưởng của nền nhám, độ sâu liên hiệp nhảy: Độ sâu liên hiệp sau nước nhảy (y2) giảm sau nước nhảy và chiều dài nước nhảy giảm đáng từ 16-27% so với nước nhảy truyền thống trong kể và hầu như không gây ra hiện tượng xâm thực ở đáy kênh. Nhờ đó, chi phí xây dựng công trình tiêu cùng điều kiện thí nghiệm; chiều dài nước nhảy năng giảm. (Lj) giảm khoảng 30-53% so với chiều dài nước Các loại hình đáy nhám được nghiên cứu cho nhảy trên đáy nhẵn. đến nay có thể được phân thành hai loại chính: loại Từ khóa: Nước nhảy, đáy nhám tam giác, mô thứ nhất là đáy nhám được tạo thành từ các phần tử hình Flow-3D, độ sâu liên hiệp sau nước nhảy, nhám rời rạc có dạng khối [1, 2]. Loại thứ hai được chiều dài nước nhảy. hình thành bởi các phần tử nhám liên tục được gọi Abstract là dải nhám, như nghiên cứu của các tác giả [3-5], A hydraulic jump has been widely used to bao gồm: Hình sin, hình tam giác, hình chữ nhật,... dissipate excess energy downstream of the Những đáy nhám này thường được nghiên cứu chủ spillway. This paper presents a study on the yếu trên các mô hình vật lý được thực hiện trong conjugate depth and the jump length on the phòng thí nghiệm thông qua phép đo và trực quan triangular rough bed using the Flow-3D hóa dòng chảy. Cách tiếp cận này có thể cung cấp numerical simulation tool, which uses a thông tin hữu ích về các đặc tính dòng nhưng cũng combination of the RNG k- model, and the làm tăng chi phí thí nghiệm. volume of fluid (VOF) method has been widely Gần đây, nhiều nghiên cứu thủy lực đã sử dụng applied to simulate complex hydraulic phương pháp mô hình toán để nghiên cứu hiện phenomena in hydraulic works. The study has tượng nước nhảy trên đáy nhẵn cũng như đáy nhám proposed four rough bed models based on the [6]. Kết quả mô hình số đã được đánh giá và so sánh different arrangements and geometrical phù hợp với kết quả thí nghiệm do các tác giả công SỐ 74 (04-2023) 81 TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY bố [7, 8]. Do những ưu điểm của phương pháp số Các đặc trưng thủy lực của nước nhảy ổn định, so với phương pháp thí nghiệm nên trong nghiên tự do trên đáy nhám tam giác được thể hiện chi tiết cứu này, chúng tôi lựa chọn phương pháp VOF và trên Hình 2 (y1, y2 lần lượt là độ sâu dòng chảy trước mô hình rối RNG k- trong Flow-3D, làm công cụ và sau nước nhảy; Lj là chiều dài nước nhảy). chính thực hiện nghiên cứu hiện tượng nước nhảy 2.2. Mô hình Flow-3D trên đáy nhám. Nghiên cứu này sử dụng Flow-3D tiếp cận mô Do đặc điểm hình học của đáy nhám rất đa dạng, phỏng hiện tượng nước nhảy trên đáy nhám bằng kết hợp với sự bố tr ...