الگوی جریان گرداب‌های سطحی بررسی شد

مریم آذرپیرا دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر محقق طرح «تأثیر پارامتر‌های هندسی و هیدرولیکی بر دینامیک جریان در گرداب‌های سطحی بر روی آبگیر‌های قائم» گفت: شکل گیری جریان‌های گردابی بر روی آّبگیر نیروگاه‌ها آسیب‌های فراوانی به سازه‌های نیروگاهی وارد می‌کند.

این محقق گفت: به منظور جلوگیری از ایجاد این پدیده و مصون ماندن از اثرات مخرب آن، عمق آب بر روی آبگیر همواره نباید از حد مشخصی کمتر شود. در شرایطی که حجم آب در مخزن کم باشد احتمال شکل گیری جریان گرداب مانع بزرگی در بهره مندی از آب مخازن سد در تولید برق است و از طرفی مکانیزم شکل گیری پدیده گرداب به درستی روشن نشده است؛ گرداب در ابگیری با پمپ‌ها و در بسیاری از جریان در سیالات مثل گردباد‌ها نیز بوجود می‌آید و در حقیقت این پدیده چالش بزرگی برای پژوهشگران در زمینه مکانیک سیالات محسوب می‌شود.

به گفته دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر، با توجه به پیچیدگی این پدیده و جایگاه آن در مکانیک سیالات تصمیم گرفتیم مطالعات پایه‌ای روی این پدیده انجام دهیم. در این پژوهش با مطالعه مشخصه‌های میدان جریان گرداب و از همه مهمتر بررسی نحوه شکل گیری گرداب، کمک شایانی به شناخت هرچه بیشتر از میدان پیچیده این پدیده شده است. علاوه براین براساس نتایج مطالعات با ارائه پیشنهاد‌هایی نوین در کنترل و پیشگیری از شکل گیری گرداب گامی در راستای ارتقا این علم برداشته شده است. 

وی گفت: در انجام این پژوهش از سه روش اصلی مطالعات تحلیلی، پژوهش‌های آزمایشگاهی و مدلسازی‌های عددی استفاده شده است که در هر بخش نتایج مجزا و نوین ارائه شده است که ماحصل تمامی این مطالعات کمک به شناخت کاملتر از میدان جریان گرداب می‌کند.

او گفت: از طرفی مطالعات حاضر راه را برای اتجام مطالعات بیشتر نیز باز کرده است و هم اکنون نیز کار‌های تحقیقاتی بیشتری در ادامه یافته‌های موجود در جریان است. به عنوان نمونه در عمل ممکن است دو آبگیر نیروگاهی در کنار هم عمل کنند که نحوه شکل گیری گرداب روی دو آبگیر در حال مطالعه است.

دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: اولین نتیجه تحقیق حاضر شناخت پدیده گرداب و در نتیجه پیدا کردن راهکار‌های مناسب و مهندسی برای مقابله با آن می‌باشد. از طرف دیگر نتیجه این تحقیقات به دانش کلی در زمینه شناخت پدیده گرداب در علم مکانیک سیالات کمک می‌کند.

آذرپیرا گفت: ارائه روابط تحلیلی از میدان جریان گرداب، انجام مدلسازی‌های عددی به روش لاگرانژی برای نخستین بار، توسعه و تجهیز سیستم PIV برای انجام تحقیقات و اندازه گیری‌های آزمایشگاهی، شناخت پدیده و شکل گیری گرداب و انجام مطالعات آزمایشگاهی به منظور اثر عمق هسته هوا بر مشخصه‌های میدان جریان گرداب ویژگی‌های این پروژه به شمار می‌روند.

وی گفت: پژوهش‌های خارجی با تجهیزات بسیار نوین نیز در تلاش برای مطالعه جریان گرداب هستند که ما نیز موفق به انجام این پژوهش و ارائه نتایج ارزنده در این مورد شده ایم، نتایج این پژوهش برای ارائه نیمه صنعتی دستگاه لیزری PIV که در اندازه گیری‌ها در مکانیک سیالات کاربرد گسترده‌ای دارد قابل استفاده خواهد بود.

به گفته محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر، اندازه گیری دقیق گرداب در مراحل شکل گیری در یک هندسه قابل کنترل به وسیله PIV و بررسی مراحل آن، مدل تحلیلی گرداب با فرضیات کمتر و شناخت تاثیر عوامل مختلف بر روی آن، صحت سنجی مدل عددی با داشتن اطلاعات آزمایشگاهی، مدلسازی عددی گرداب با روش‌های اولری و لاگرانژی و استخراج اطلاعات بسیار زیاد و با جرئیات کامل از گرداب و توسعه آن با تغییرات مشخصه‌های جریان مثل عمق و سرعت در آبگیر مزیت‌های رقابتی این طرح به شمار می‌روند.

آذرپیرا گفت: شناخت پدیده گرداب و کمک به افزایش دانش فنی در مورد این پدیده معمول در علم مکانیک سیالات، شناخت راهکار‌های مقابله با گرداب و بهینه سازی سازه‌های نیروگاهی، توسعه روش PIV و بومی سازی آن برای اندازه گیری‌های دقیق در مکانیک سیالات کاربرد‌های این پروژه به شمار می‌روند.