INTRODUCTIONRiver flows usually car

INTRODUCTION
River flows usually carry large amount of sediments of
varying gradation. However, large sediment loads entering
into diverted water (irrigation, hydropower) are undesirable.
Sand traps are one of the most effective devices used to
remove sediment particles from flowing water. In sand trap
silt laden water enters at one end and clear water exits through
the other end depositing a significant proportion of sediment
in the sand trap. A sand trap reduces the velocity of flow
through expansion of its cross section along the length of the
silt trap [1]. The widening of cross section reduces flow
velocities, shear stress and turbulence. As a result, suspended
and bed materials loose their mobility and therefore they
deposit. The sediment that deposits in the silt trap is removed
periodically, either mechanically or by flushing.
However, the design of sand trap is based on empirical
equations. Therefore, it is necessary to evaluate the
performance of the selected design either by physical model
study or by numerical modeling or both. Physical modeling is
often expensive and time consuming. On the other hand
numerical model study is relatively cheap and various
alternatives can be evaluated within a short time by varying
the layout of the sand trap and examining the flow and
sediment dynamics in the sand trap. However, accurate 3D
computational flow models are required to obtain acceptable
results. Three-dimensional numerical studies performed for
simulating water and sediment flow in sand traps [2], sediment
deposition in dam [3], and scouring around bridge piers [4]
showed the usefulness of numerical modeling.
In this study the flow and sediment transport hydraulics in
a sand trap designed for a hydropower station at Golen Gol,
Pakistan, is evaluated using a 3D computational flow
dynamics model SSIIM (Sediment Simulation in Intakes with
Multi Block Options). The hydraulics of the diversion weir,
diversion intake channel and under sluice associated with the
sand trap was evaluated by Pakistan Engineering Services
(PES) [5] through physical model study. However, the
hydraulics of the sand trap was not evaluated.
The objectives of this study are (i) to evaluate sediment
flow and water flow dynamics in a sand trap designed for
Golen Gol hydropower station, and (ii) to evaluate sediment
removal performance of the sand trap.
II. METHODOLOGY
A. Study Area
The Golen Gol hydropower station is located in Chitral, the
northern district of North Western Frontier Province (NWFP)
of Pakistan. The hydropower station is expected to generate
106 MW of electricity from the flow of Golen Gol stream,
which is a tributary to River Mastuj. A weir is constructed to
divert the flow of Golen Gol stream into the sand trap,
Proceedings of the 2013 International Conference on Mechanics, Fluids, Heat, Elasticity and Electromagnetic Fields
31
followed by head race channel. Layout of the weir, sand trap
and head race channel is shown in Figure 1.
Golen Gol stream has step like steep gradient and the
catchment area is characterized by steep and narrow valley.
The valley height ranges between 1830 m to 2440 m and
enclosed by mountain ranges of height varying between
4875 m to 5800 m which forms the catchment boundary. Since
turbine blades are seriously damaged by sediment laden flow,
particularly sediment sizes ≥0.2 mm diameter are harmful to
turbine blades the sand trap facility for the hydropower station
was designed to remove sediment of size ≥0.2 mm.
B. Numerical Simulation
The sand trap facility for the Golen Gol hydropower station
has three identical chambers (Figure 1). Because of the
symmetry of the chambers only one chamber is evaluated in
the numerical simulation. The physical and hydraulic
parameters used in the design of the sand trap are given in
Table 1.
The incoming total sediment load (0.2790kg/s) to the sand trap
listed in TABLE 1 was obtained from sediment rating curve
derived from suspended sediment and water discharge
measurement data available [5] on two locations, Babuka
bridge on Golen Gol stream and Mastuj bridge on an adjacent
river, River Mustuj. The suspended sediment loads obtained
from the rating curve was 0.2426 kg/s. Assuming bed load to
be 15% of the suspend sediment load the bed load was
estimated to be 0.0364 kg/s. Thus the total incoming sediment
load to the sand trap was estimated to be (0.2426+0.0364)
= 0.2790 kg/s.
Furthermore, study on grain size distribution
characteristics of suspended and bed material samples
collected [5] from Golan Gol stream showed that mainly five
size classes of sediment dominated the particle size
distribution. These were 0.059mm, 0.108mm, 0.157mm,
0.205mm and >0.205mm size class. It was also found that
each of the first four size classes of particles contributed each
about 10% of the total weight, whereas size class >0.205mm
contributed about 60% of the total weight. Therefore, in
numerical simulation 10% (0.0279 kg/s) of the total sediment
load (0.2790 kg/s) was assigned to each of the first four size
classes and the rest 60% (0.1674 kg/s) of the total sediment
load was assigned to >0.205 mm diameter size class. The
critical mean velocity of flow and settling velocity of particles
for different size classes was computed using Rouse diagram.
The critical mean velocity of flow was found to be 0.2 m/s
based on the largest sediment size (0.2 mm).
Simulation of flow dynamics and sediment transport
hydraulics was carried out using SSIIM (Sediment Simulation
in Intakes with Multi Block Options) 3D modeling
software [6]. For the numerical simulation the sand trap was
discritized into cells with 100 vertical, 8 transverse, and 8
longitudinal grids. The cell configuration is shown in Figure 2.
SSIIM uses the finite volume concept and solves the transient
Reynold’s averaged Navier-Stokes equations in threedimension
to compute water flows. To compute the sediment
movement it solves the convection-diffusion equation and
uses the k-ε model for turbulent shear stress computation.
Figure 1. Layout details of the sand trap and headrace channel
TABLE 1.
DETAILS OF SAND TRAP PROPERTIES
Sand Trap Properties Magnitude
Physical parameters
No of chambers 3
Length of settling basin 100 m
Transition length at two ends 12.5 m
Width of settling basin 6.5 m
Depth of settling basin at entrance 8 m
Depth of settling basin at exit 11 m
Bed slope of setting basin 3 %
Design settling particle size 0.20 mm
Hydraulic properties
Design discharge per chamber 10 m3/s
Flushing discharge 2 m3/s
Outlet discharge 8 m3/s
Designed mean flow velocity 0.2 m/s
Total incoming sediment load per chamber 0.2790 kg/s
Figure 2. Plan, longitudinal and cross sectional view of the sand trap showing
details of geometry and discritization for numerical simulation
Proceedings of the 2013 International Conference on Mechanics, Fluids, Heat, Elasticity and Electromagnetic Fields
32
C. Initial and Boundary Conditions:
The boundary condition used for model simulation was, noflow
across all solid boundaries (sand trap side walls, bottom
surface) and top water surface of the sand trap. Flow was only
allowed at the inlet, flush port and outlet of the sand trap. The
initial conditions and other model parameters used in CFD
simulation are given in TABLE 2.
Velocity vectors, flow velocity and sediment concentration
profiles in the sand trap in lateral, longitudinal and vertical
directions were evaluated to examine the performance of the
sand trap. Finally the sediment removal efficiency of the sand
trap was evaluated. Simulation was carried out until the flow
or sediment concentration dynamics in the sand trap reached
an equilibrium state. Equilibrium or stable condition was
assumed to be established when no significant changes in flow
velocities and sediment concentrations were found between
few successive time steps. In this study equilibrium was
achieved after 8110 seconds of flow simulation.
III. RESULTS AND DISCUSSION
A. Results of Flow Velocity Vector Simulation
The distribution of velocity vectors along the horizontal and
vertical direction of the sand trap is shown in Figure 3 and
Figure 4 respectively. The distribution of velocity vectors
along the horizontal direction indicate that the magnitude of
the velocity vectors at the entrance and exit of the sand trap
are larger compared to the settling basin portion. The larger
magnitude of velocity vectors at entrance and exit region of
the sand trap suggests relatively higher flow velocity at these
regions. In the mid region of the sand trap the velocity vectors
are parallel to each other and of nearly similar magnitude
suggesting uniform flow. The velocity vectors do not suggest
any eddies or turbulence in the sand trap. Furthermore, the
direction of the velocity vectors at the entrance is downwards
indicating downward movement of water as it enters the sand
trap while at the exit is upwards indicating outward movement
of water.
The cross sectional view of distribution of velocity vectors
at the entrance, mid portion and at exit of the sand trap
(Figure 4) also shows that velocity vectors at entrance and exit
are larger compared to the middle portion of the sand trap.
Furthermore the direction of flow as indicated by the velocity
vectors suggests that at the entrance region movement of
water is in the downward direction (Figure 4a), at the exit
region the movement of water is in the upward direction
(Figure 4c) and at the mid portion of the sand trap near the
flushing port (Figure 4b) the direction of velocity vectors are
towards the flushing port. These direction and magnitude of
movement of water indicated by the velocity vectors are
consistent with the designed expectations. The significance of
flushing port and periodic flushing on the trapping
performance of a sand trap was demonstrated in a study by
Paulos [7] which showed that, when the flushing port was in
use the sand removal efficiency of the sand trap was 63%.
When the flushing port was inoperative for about two mo

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แนะนำแม่น้ำไหลมักจะมีจำนวนมากของตะกอนของไล่ระดับสีที่แตกต่างกันไป อย่างไรก็ตาม ตะกอนขนาดใหญ่โหลดใส่ลงในน้ำ (ชลประทาน พลังงานน้ำ) การเปลี่ยนแปลงไม่พึงปรารถนากับดักทรายเป็นหนึ่งในอุปกรณ์มีประสิทธิภาพสูงสุดที่ใช้ในการเอาอนุภาคตะกอนจากการไหลน้ำ ในกับดักทรายตะกอนน้ำลาเดนเข้าที่ปลายด้านหนึ่งและน้ำออกผ่านสิ้นสุดอื่น ๆ ฝากสัดส่วนสำคัญของตะกอนในกับดักทราย กับดักทรายช่วยลดความเร็วของกระแสผ่านการขยายส่วนของขนตามความยาวของใบกับดักตะกอน [1] ขยับขยายข้ามส่วนลดกระแสตะกอน แรงเฉือนความเครียดและความวุ่นวาย ดังนั้น หยุดชั่วคราวและเตียงวัสดุหลวมเคลื่อนไหวของพวกเขา และพวกเขาฝาก เอาตะกอนที่ฝากในการดักตะกอนเป็นระยะ ๆ กลไก หรือ โดยลบอย่างไรก็ตาม การออกแบบของทรายดักอยู่ประจักษ์สมการ ดังนั้น จำเป็นต้องประเมินการประสิทธิภาพการทำงานที่เลือกออกอย่างใดอย่างหนึ่ง โดยใช้แบบจำลองทางกายภาพศึกษาโมเดลเป็นตัวเลขหรือทั้งสองอย่าง สร้างโมเดลทางกายภาพคือมักจะมีราคาแพง และใช้เวลานาน ในทางตรงข้ามศึกษารูปแบบตัวเลขจะค่อนข้างประหยัด และต่าง ๆสามารถประเมินทางเลือกภายในระยะเวลาอันสั้น โดยแตกต่างกันเค้าโครงของกับดักทรายและตรวจสอบการไหล และdynamics ตะกอนในกับดักทราย อย่างไรก็ตาม 3D ที่แม่นยำแบบจำลองขั้นตอนการคำนวณจะต้องได้รับการยอมรับผลลัพธ์ที่ ดำเนินการศึกษาตัวเลขสามมิติจำลองกระแสน้ำและตะกอนในกับดักทราย [2], ตะกอนสะสมในเขื่อน [3], ใยใกล้สะพานท่าเรือ [4]แสดงให้เห็นประโยชน์ของการสร้างโมเดลที่เป็นตัวเลขในการศึกษานี้ กระแสและตะกอนในการขนส่งระบบไฮดรอลิกส์ในกับดักทรายที่ออกแบบมาสำหรับสถานีไฟฟ้าที่ Golen โกลปากีสถาน จะถูกประเมินโดยใช้ขั้นตอนการคำนวณ 3Ddynamics รุ่น SSIIM (จำลองตะกอนในภาคด้วยหลายบล็อกตัวเลือก) ระบบไฮดรอลิกส์ของฝายผันหยุดบริโภคช่อง และ sluice ที่เกี่ยวข้องกับการกับดักทรายถูกประเมิน โดยปากีสถานวิศวกรรมบริการ(PES) [5] โดยศึกษาแบบจำลองทางกายภาพ อย่างไรก็ตาม การไม่มีประเมินระบบไฮดรอลิกส์ของกับดักทรายวัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือ (i) ประเมินตะกอนกระแสน้ำและกระแส dynamics กับดักทรายมาสถานีไฟฟ้า Golen โกล และ (ii) เพื่อประเมินตะกอนเอาประสิทธิภาพของกับดักทรายครั้งที่สองระหว่างพื้นที่การศึกษาอ.สถานีไฟฟ้า Golen โกลอยู่ใน Chitral การเขตภาคเหนือของชายแดนเหนือตะวันตกในจังหวัด (NWFP)ประเทศปากีสถาน คาดว่าจะสร้างสถานีไฟฟ้า106 MW ไฟฟ้าจากการไหลของกระแส Golen โกลซึ่งเป็นแควนั้นไปแม่น้ำ Mastuj ฝายสร้างขึ้นเพื่อสำราญการไหลของกระแส Golen โกลหลุมพรางทรายรายงานการประชุมนานาชาติ 2013 กลศาสตร์ ของเหลว ความร้อน ความยืดหยุ่น และสนามแม่เหล็กไฟฟ้า31ตาม ด้วยการแข่งขันใหญ่ช่อง เค้าโครงของฝาย กับดักทรายและการแข่งขันใหญ่ช่องจะแสดงในรูปที่ 1กระแส Golen โกลมีขั้นตอนเช่นการไล่ระดับสีสูงชันและพื้นที่ลุ่มน้ำมีลักษณะเป็นหุบเขาสูงชัน และแคบช่วงความสูงหุบเขาระหว่าง 1830 เมตร 2440 เมตร และล้อมรอบ ด้วยภูเขาความสูงที่แตกต่างกันระหว่าง4875 ม. 5800 เมตรซึ่งรูปแบบขอบเขตลุ่มน้ำ ตั้งแต่อย่างจริงจังเสียใบพัด โดยตะกอนรับภาระกระแสโดยเฉพาะอย่างยิ่งตะกอนขนาด ≥0.2 มม.เส้นผ่าศูนย์กลางอันตรายใบพัดดักทรายสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับสถานีไฟฟ้าถูกออกแบบมาเพื่อเอาตะกอนขนาด ≥0.2 มม.B. จำลองสิ่งอำนวยความสะดวกกับดักทรายสำหรับสถานีไฟฟ้าโกล Golenมีสามห้องเหมือนกัน (รูปที่ 1) เนื่องจากการสมมาตรของหอแต่ละหอจะถูกประเมินในการจำลองการ ทางกายภาพ และไฮดรอลิกพารามิเตอร์ที่ใช้ในการออกแบบกับดักทรายจะได้รับในตารางที่ 1ตะกอนรวมเข้ามาโหลด (0.2790 kg/s) เพื่อดักทรายแสดงในตารางที่ 1 ได้รับจากตะกอนคะแนนโค้งมาปล่อยตะกอนและน้ำพักชั่วคราวข้อมูลวัดว่าง [5] ในสถานที่สองแห่ง Babukaสะพานข้ามลำธาร Golen โกลและสะพาน Mastuj ในการติดแม่น้ำ แม่น้ำ Mustuj ปริมาณตะกอนที่ระงับได้จากเส้นโค้งของคะแนน ถูก 0.2426 kg s. สมมติว่าโหลดเตียงเพื่อเป็น 15% ของปริมาณตะกอนชั่วคราวถูกโหลดเตียงประมาณ 0.0364 kg/s ดังนั้นการรวมเข้ามาตะกอนโหลดการดักทรายได้ประมาณ (0.2426 + 0.0364)= 0.2790 kg/sนอกจากนี้ ศึกษาการกระจายขนาดของเมล็ดข้าวลักษณะของการหยุดชั่วคราว และเตียงตัวอย่างวัสดุรวบรวม [5] จากกระแสโกล Golan พบว่าส่วนใหญ่ห้าชั้นขนาดของตะกอนครอบงำขนาดอนุภาคการกระจายงาน มี 0.059 มม. 0.108 มม. 0.157 มม.มม. 0.205 และ > 0.205 มม.ขนาดคลาส นอกจากนี้ยังพบว่าชั้น 4 ขนาดแรกของอนุภาคแต่ละส่วนแต่ละประมาณ 10% ของน้ำหนักทั้งหมด ในขณะที่ขนาดระดับ > 0.205 มม.ส่วนประมาณ 60% ของน้ำหนักทั้งหมด ดังนั้น ในการจำลองตัวเลข 10% (0.0279 kg/s) ของตะกอนทั้งหมดกำหนดแต่ละขนาดสี่ก่อนโหลด (0.2790 kg/s)ชั้นและเหลือ 60% (0.1674 kg/s) ของตะกอนทั้งหมดโหลดมีให้ > 0.205 มม.เส้นผ่าศูนย์กลางขนาดคลาส ที่ความเร็วหมายถึงความสำคัญของกระแสและความเร็วของอนุภาคตะกอนเรียนขนาดต่าง ๆ ถูกคำนวณโดยใช้ไดอะแกรมที่ปลุกความเร็วหมายถึงความสำคัญของกระแสพบได้ 0.2 m/sตามขนาดตะกอนที่ใหญ่ที่สุด (0.2 mm)การจำลองการขนส่งการ dynamics และตะกอนไหลระบบไฮดรอลิกส์ทำออกใช้ SSIIM (ตะกอนการจำลองในภาคด้วยหลายบล็อก) แบบจำลอง 3 มิติซอฟต์แวร์ [6] สำหรับแบบจำลอง ถูกดักทรายdiscritized เป็นเซลล์ที่มี 8 แนวตั้ง 100 transverse และ 8กริดระยะยาว การกำหนดค่าของเซลล์จะแสดงในรูปที่ 2SSIIM แนวคิดการจำกัดปริมาณใช้ และแก้แบบฉับพลันการของ Reynold averaged Navier-สโตกส์ใน threedimensionto compute water flows. To compute the sedimentmovement it solves the convection-diffusion equation anduses the k-ε model for turbulent shear stress computation.Figure 1. Layout details of the sand trap and headrace channelTABLE 1.DETAILS OF SAND TRAP PROPERTIESSand Trap Properties MagnitudePhysical parametersNo of chambers 3Length of settling basin 100 mTransition length at two ends 12.5 mWidth of settling basin 6.5 mDepth of settling basin at entrance 8 mDepth of settling basin at exit 11 mBed slope of setting basin 3 %Design settling particle size 0.20 mmHydraulic propertiesDesign discharge per chamber 10 m3/sFlushing discharge 2 m3/sOutlet discharge 8 m3/sDesigned mean flow velocity 0.2 m/sTotal incoming sediment load per chamber 0.2790 kg/sFigure 2. Plan, longitudinal and cross sectional view of the sand trap showingdetails of geometry and discritization for numerical simulationProceedings of the 2013 International Conference on Mechanics, Fluids, Heat, Elasticity and Electromagnetic Fields32C. Initial and Boundary Conditions:The boundary condition used for model simulation was, noflowacross all solid boundaries (sand trap side walls, bottomsurface) and top water surface of the sand trap. Flow was onlyallowed at the inlet, flush port and outlet of the sand trap. Theinitial conditions and other model parameters used in CFDsimulation are given in TABLE 2.Velocity vectors, flow velocity and sediment concentrationprofiles in the sand trap in lateral, longitudinal and verticaldirections were evaluated to examine the performance of thesand trap. Finally the sediment removal efficiency of the sandtrap was evaluated. Simulation was carried out until the flowor sediment concentration dynamics in the sand trap reachedan equilibrium state. Equilibrium or stable condition wasassumed to be established when no significant changes in flowvelocities and sediment concentrations were found betweenfew successive time steps. In this study equilibrium wasachieved after 8110 seconds of flow simulation.III. RESULTS AND DISCUSSIONA. Results of Flow Velocity Vector SimulationThe distribution of velocity vectors along the horizontal andvertical direction of the sand trap is shown in Figure 3 andFigure 4 respectively. The distribution of velocity vectorsalong the horizontal direction indicate that the magnitude ofthe velocity vectors at the entrance and exit of the sand trapare larger compared to the settling basin portion. The largermagnitude of velocity vectors at entrance and exit region ofthe sand trap suggests relatively higher flow velocity at theseregions. In the mid region of the sand trap the velocity vectorsare parallel to each other and of nearly similar magnitudesuggesting uniform flow. The velocity vectors do not suggestany eddies or turbulence in the sand trap. Furthermore, thedirection of the velocity vectors at the entrance is downwardsindicating downward movement of water as it enters the sandtrap while at the exit is upwards indicating outward movementof water.The cross sectional view of distribution of velocity vectorsat the entrance, mid portion and at exit of the sand trap(Figure 4) also shows that velocity vectors at entrance and exitare larger compared to the middle portion of the sand trap.Furthermore the direction of flow as indicated by the velocityvectors suggests that at the entrance region movement ofwater is in the downward direction (Figure 4a), at the exitregion the movement of water is in the upward direction(Figure 4c) and at the mid portion of the sand trap near theflushing port (Figure 4b) the direction of velocity vectors aretowards the flushing port. These direction and magnitude ofmovement of water indicated by the velocity vectors areconsistent with the designed expectations. The significance offlushing port and periodic flushing on the trappingperformance of a sand trap was demonstrated in a study byPaulos [7] which showed that, when the flushing port was inuse the sand removal efficiency of the sand trap was 63%.When the flushing port was inoperative for about two mo

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทนำกระแสแม่น้ำมักจะพกพาจำนวนมากของตะกอนของการไล่ระดับสีที่แตกต่างกัน แต่ตะกอนขนาดใหญ่เข้ามาในน้ำเบี่ยงเบน (ชลประทานไฟฟ้าพลังน้ำ) เป็นที่ไม่พึงประสงค์. ดักทรายเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดที่ใช้ในการขจัดอนุภาคตะกอนจากน้ำที่ไหล ในกับดักทรายตะกอนน้ำเข้ามารับภาระที่ปลายด้านหนึ่งและออกจากน้ำใสผ่านปลายอีกด้านหนึ่งฝากสัดส่วนที่สำคัญของตะกอนในกับดักทราย ดักทรายช่วยลดความเร็วของการไหลผ่านการขยายตัวของภาคตัดขวางของมันไปตามความยาวของกับดักตะกอน[1] ขยับขยายของหน้าตัดลดการไหลความเร็ว, ขจัดความเครียดและความวุ่นวาย เป็นผลให้ระงับวัสดุและเตียงหลวมเคลื่อนไหวของพวกเขาและดังนั้นพวกเขาฝาก ตะกอนที่เงินฝากอยู่ในกับดักตะกอนจะถูกลบออกเป็นระยะ ๆ ทั้งกลไกหรือโดยการล้าง. อย่างไรก็ตามการออกแบบจากกับดักทรายจะขึ้นอยู่กับการทดลองสมการ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งที่จำเป็นในการประเมินผลการดำเนินงานของการออกแบบที่เลือกอย่างใดอย่างหนึ่งโดยแบบจำลองทางกายภาพการศึกษาหรือโดยการสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขหรือทั้งสองอย่าง การสร้างแบบจำลองทางกายภาพคือมักจะมีราคาแพงและใช้เวลานาน ในทางกลับกันการศึกษารูปแบบการคำนวณที่ค่อนข้างถูกและต่าง ๆ ทางเลือกที่สามารถประเมินได้ภายในระยะเวลาอันสั้นโดยการเปลี่ยนแปลงรูปแบบของกับดักทรายและการตรวจสอบการไหลและการเปลี่ยนแปลงในกับดักตะกอนทราย แต่ที่ถูกต้อง 3 มิติแบบจำลองการไหลของการคำนวณจะต้องได้รับยอมรับผล สามมิติการศึกษาตัวเลขดำเนินการสำหรับการจำลองน้ำและการไหลของตะกอนในกับดักทราย [2] ตะกอนทับถมในเขื่อน[3] และกำจัดสิ่งสกปรกบนรอบท่าเรือสะพาน [4] แสดงให้เห็นประโยชน์ของการสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลข. ในการศึกษาการไหลและการเคลื่อนที่ของตะกอนนี้ ไฮโดรลิคในกับดักทรายที่ออกแบบมาสำหรับสถานีไฟฟ้าพลังน้ำที่Golen กอล, ปากีสถานได้รับการประเมินโดยใช้การคำนวณการไหล 3D การเปลี่ยนแปลงรูปแบบการ SSIIM (จำลองในตะกอนบริโภคที่มีหลายตัวเลือกที่ถูกบล็อก) ธาราฝายผัน, ช่องบริโภคผันและภายใต้ประตูน้ำที่เกี่ยวข้องกับกับดักทรายถูกประเมินโดยปากีสถานบริการด้านวิศวกรรม(PES) [5] ผ่านการศึกษาแบบจำลองทางกายภาพ อย่างไรก็ตามไฮโดรลิคจากกับดักทรายที่ไม่ได้รับการประเมิน. วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือ (i) การประเมินตะกอนไหลและการเปลี่ยนแปลงการไหลของน้ำในกับดักทรายที่ออกแบบมาสำหรับสถานีไฟฟ้าพลังน้ำGolen กอลและ (ii) การประเมินตะกอนประสิทธิภาพการกำจัดของดักทราย. ครั้งที่สอง ระเบียบวิธีA. การศึกษาพื้นที่สถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Golen กอลตั้งอยู่ในชิทรัลที่อำเภอทางตอนเหนือของทิศตะวันตกเฉียงเหนือจังหวัดชายแดน(NWFP) ของปากีสถาน สถานีไฟฟ้าพลังน้ำที่คาดว่าจะสร้าง106 เมกะวัตต์จากการไหลของกระแส Golen กอลซึ่งเป็นแม่น้ำแควMastuj ฝายที่สร้างขึ้นมาเพื่อเบี่ยงเบนการไหลของกระแส Golen กอลเข้าไปในกับดักทราย, การประชุมวิชาการนานาชาติ 2013 เมื่อกลศาสตร์ของไหลความร้อน, ความยืดหยุ่นและแม่เหล็กไฟฟ้าฟิลด์วันที่31 ตามด้วยช่องการแข่งขันหัว รูปแบบของฝายดักทรายและช่องทางการแข่งขันหัวจะแสดงในรูปที่ 1 Golen กระแสกอลมีขั้นตอนเช่นลาดชันและพื้นที่ที่โดดเด่นด้วยหุบเขาสูงชันและแคบ. ความสูงหุบเขาช่วงระหว่าง 1,830 เมตรถึง 2,440 เมตรและล้อมรอบด้วยภูเขาที่มีความสูงที่แตกต่างกันระหว่าง4,875 เมตรถึง 5,800 เมตรซึ่งเป็นขอบเขตการเก็บกักน้ำ ตั้งแต่ใบพัดกังหันได้รับความเสียหายอย่างจริงจังโดยการไหลภาระตะกอนขนาดตะกอนโดยเฉพาะอย่างยิ่ง≥0.2มิลลิเมตรเป็นอันตรายต่อใบพัดกังหันสิ่งอำนวยความสะดวกกับดักทรายสถานีไฟฟ้าพลังน้ำถูกออกแบบมาเพื่อเอาตะกอนขนาด≥0.2มม. บี การจำลองเชิงตัวเลขสิ่งอำนวยความสะดวกกับดักทรายสำหรับสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Golen กอลมีสามห้องเหมือนกัน(รูปที่ 1) เพราะความสมมาตรของห้องเพียงคนเดียวในห้องได้รับการประเมินในการจำลองเชิงตัวเลข ทางกายภาพและไฮดรอลิพารามิเตอร์ใช้ในการออกแบบกับดักทรายจะได้รับใน1 ตารางโหลดตะกอนรวมเข้ามา(0.2790kg / s) ที่จะดักทรายที่ระบุไว้ในตาราง1 ที่ได้รับจากโค้งตะกอนคะแนนที่ได้มาจากตะกอนแขวนลอยและน้ำปล่อยข้อมูลการวัดที่มีอยู่ [5] ในสองสถานที่ Babuka บนสะพาน Golen กระแสกอลและสะพาน Mastuj บนที่อยู่ติดแม่น้ำแม่น้ำMustuj โหลดตะกอนแขวนลอยที่ได้รับจากโค้งได้คะแนน 0.2426 กก. / วินาที สมมติว่าโหลดเตียงเป็น 15% ของการระงับตะกอนโหลดโหลดเตียงที่ถูกคาดว่าจะ0.0364 กก. / วินาที ดังนั้นตะกอนที่เข้ามารวมภาระที่จะดักทรายเป็นที่คาดกันว่าจะเป็น (0.2426 + 0.0364) = 0.2790 กิโลกรัม / วินาที. นอกจากนี้การศึกษาเกี่ยวกับการกระจายขนาดของเมล็ดข้าวลักษณะของการระงับและตัวอย่างวัสดุเตียงเก็บรวบรวม[5] จาก Golan Gol กระแสพบว่าส่วนใหญ่ ห้าชั้นเรียนขนาดของตะกอนครอบงำขนาดอนุภาคกระจาย เหล่านี้เป็น 0.059mm, 0.108mm, 0.157mm, 0.205mm และ> 0.205mm ระดับขนาด นอกจากนี้ยังพบว่าแต่ละครั้งแรกสี่ชั้นขนาดของอนุภาคแต่ละส่วนร่วมประมาณ10% ของน้ำหนักรวมในขณะที่ระดับขนาด> 0.205mm มีส่วนประมาณ 60% ของน้ำหนักรวม ดังนั้นในการจำลองเชิงตัวเลข 10% (0.0279 กก. / วินาที) ของตะกอนรวมโหลด(0.2790 กก. / s) ได้รับมอบหมายให้แต่ละครั้งแรกที่สี่ขนาดชั้นเรียนและส่วนที่เหลือ60% (0.1674 กก. / วินาที) ของตะกอนรวมโหลดได้รับมอบหมายให้> 0.205 มมชั้นขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง ความเร็วเฉลี่ยที่สำคัญของการไหลและความเร็วการตกตะกอนของอนุภาคสำหรับชั้นเรียนขนาดแตกต่างกันได้รับการคำนวณโดยใช้แผนภาพปลุก. ความเร็วเฉลี่ยที่สำคัญของการไหลพบว่า 0.2 เมตร / วินาทีขึ้นอยู่กับขนาดของตะกอนที่ใหญ่ที่สุด(0.2 มม.) การจำลองของการเปลี่ยนแปลงการไหล และการขนส่งตะกอนไฮโดรลิคได้รับการดำเนินการโดยใช้SSIIM (จำลองตะกอนในบริโภคที่มีหลายตัวเลือกที่ถูกบล็อก) แบบจำลอง 3 มิติซอฟแวร์[6] สำหรับจำลองเชิงตัวเลขกับดักทรายที่ถูกคงตัวจะเข้าสู่เซลล์ที่มี 100 แนวตั้ง 8 ขวางและ 8 กริดยาว การตั้งค่ามือถือจะแสดงในรูปที่ 2 SSIIM ใช้แนวคิดปริมาณ จำกัด และแก้ชั่วคราวของReynold เฉลี่ยสมการ Navier-Stokes threedimension ในการคำนวณการไหลของน้ำ การคำนวณตะกอนเคลื่อนไหวจะแก้สมการพาความร้อน-การแพร่กระจายและการใช้รูปแบบk-εการคำนวณแรงเฉือนป่วน. รูปที่ 1 รายละเอียดของการจัดวางกับดักทรายและช่อง headrace ตาราง 1. รายละเอียดของคุณสมบัติทรายดักทรายกับดักขนาดคุณสมบัติทางกายภาพพารามิเตอร์จำนวนห้อง 3 ความยาวของการตกตะกอนอ่าง 100 เมตรระยะเวลาในการเปลี่ยนผ่านที่ปลายทั้งสองข้าง12.5 เมตรความกว้างของการตกตะกอนอ่าง6.5 เมตรความลึกของอ่างตกตะกอนที่ทางเข้า8 เมตรความลึกของอ่างปักหลักที่ประตูทางออก11 เมตรลาดที่พักของการตั้งอ่าง3% อนุภาคปักหลักออกแบบ ขนาด 0.20 มมคุณสมบัติไฮดรอลิปล่อยต่อการออกแบบห้อง10 m3 / s ที่ฟลัชชิงปล่อย2 m3 / s Outlet ปล่อย 8 m3 / s ได้รับการออกแบบหมายถึงการไหลความเร็ว 0.2 เมตร / วินาทีความเร็วในการโหลดตะกอนที่เข้ามารวมต่อห้อง0.2790 กก. / วินาทีรูปที่2 แผนระยะยาวและ มุมมองแบบตัดขวางจากกับดักทรายแสดงรายละเอียดของรูปทรงเรขาคณิตและการแบจำลองเชิงตัวเลขสำหรับการประชุมวิชาการนานาชาติ2013 เมื่อกลศาสตร์ของไหลความร้อน, ความยืดหยุ่นและแม่เหล็กไฟฟ้าทุ่ง32 องศาเซลเซียส เงื่อนไขในการเริ่มต้นและขอบเขต: เงื่อนไขขอบเขตที่ใช้สำหรับการจำลองรูปแบบเป็น noflow ข้ามเขตแดนที่เป็นของแข็งทั้งหมด (กับดักทรายผนังด้านข้างด้านล่างพื้นผิว) และพื้นน้ำด้านบนของกับดักทราย ไหลเป็นเพียงคนเดียวที่ได้รับอนุญาตที่ทางเข้าพอร์ตล้างและทางออกจากกับดักทราย เงื่อนไขเริ่มต้นและพารามิเตอร์แบบอื่น ๆ ที่ใช้ใน CFD จำลองจะได้รับในตาราง 2. เวกเตอร์ความเร็ว, ความเร็วของการไหลและความเข้มข้นของตะกอนโปรไฟล์ในกับดักทรายในด้านข้างตามแนวยาวและแนวตั้งทิศทางที่ได้รับการประเมินเพื่อตรวจสอบผลการดำเนินงานของกับดักทราย สุดท้ายประสิทธิภาพในการกำจัดตะกอนทรายที่ดักถูกประเมิน จำลองได้ดำเนินการจนกว่าจะมีการไหลหรือการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของตะกอนในกับดักทรายถึงรัฐสมดุล สมดุลหรือสภาพที่มั่นคงได้รับการสันนิษฐานว่าจะจัดตั้งขึ้นเมื่อไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในการไหลความเร็วและความเข้มข้นของตะกอนที่พบระหว่างไม่กี่ขั้นตอนเวลาที่ต่อเนื่อง อยู่ในภาวะสมดุลการศึกษาครั้งนี้ได้รับการประสบความสำเร็จหลังจากที่ 8110 วินาทีของการจำลองการไหล. III ผลการอภิปรายและเอ ผลของการไหลความเร็วเวกเตอร์จำลองการกระจายตัวของเวกเตอร์ความเร็วตามแนวนอนและแนวตั้งกับดักทรายจะแสดงในรูปที่3 และรูปที่4 ตามลำดับ การกระจายของเวกเตอร์ความเร็วตามแนวนอนแสดงให้เห็นว่าขนาดของเวกเตอร์ความเร็วที่ทางเข้าและออกจากกับดักทรายมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับส่วนลุ่มน้ำตกตะกอน ที่มีขนาดใหญ่ขนาดของเวกเตอร์ความเร็วในภูมิภาคทางเข้าและทางออกของกับดักทรายแสดงให้เห็นความเร็วของการไหลค่อนข้างสูงที่เหล่าภูมิภาค ในภูมิภาคกลางดักทรายเวกเตอร์ความเร็วขนานกันและมีขนาดใกล้เคียงกันเกือบบอกไหลสม่ำเสมอ เวกเตอร์ความเร็วไม่แนะนำวนใด ๆ หรือความวุ่นวายในกับดักทราย นอกจากนี้ทิศทางของเวกเตอร์ความเร็วที่ทางเข้าจะลดลงแสดงให้เห็นการเคลื่อนไหวลดลงของน้ำที่จะเข้าสู่ทรายกับดักในขณะที่ทางออกจะขึ้นแสดงให้เห็นการเคลื่อนไหวออกไปด้านนอกของน้ำ. มุมมองแบบตัดขวางของการกระจายของเวกเตอร์ความเร็วที่ทางเข้ากลางส่วนหนึ่งและที่ประตูทางออกจากกับดักทราย(รูปที่ 4) นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าเวกเตอร์ความเร็วที่ทางเข้าและออกจะมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับส่วนตรงกลางของกับดักทราย. นอกจากนี้ทิศทางของการไหลตามที่ระบุโดยความเร็วเวกเตอร์แสดงให้เห็นว่าในภูมิภาคทางเข้าการเคลื่อนไหวของน้ำอยู่ในทิศทางที่ลดลง (รูปที่ 4a) ที่ประตูทางออกภูมิภาคการเคลื่อนไหวของน้ำเป็นไปในทิศทางที่สูงขึ้น(รูปที่ 4 c) และในส่วนของกลางจากกับดักทรายใกล้พอร์ตล้าง(รูปที่ 4b) ทิศทางของ เวกเตอร์ความเร็วเป็นต่อพอร์ตล้าง ทิศทางเหล่านี้และความสำคัญของการเคลื่อนไหวของน้ำที่ระบุโดยเวกเตอร์ความเร็วที่มีความสอดคล้องกับความคาดหวังของการออกแบบ ความสำคัญของการล้างพอร์ตและล้างระยะในการวางกับดักการปฏิบัติงานของกับดักทรายก็แสดงให้เห็นในการศึกษาโดยPaulos [7] ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเมื่อพอร์ตล้างอยู่ในการใช้ประสิทธิภาพในการกำจัดทรายจากกับดักทรายเป็น63%. เมื่อ พอร์ตล้างก็ไม่ทำงานประมาณสองเดือน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

บทนำ
ไหลมักจะมีจำนวนมากของตะกอนดิน
varying ขนาด . อย่างไรก็ตาม , โหลดขนาดใหญ่เข้าในเบี่ยงเบนน้ำตะกอน
( เขื่อนชลประทาน ) ที่ไม่พึงประสงค์ .
กับดักทรายเป็นหนึ่งในมีประสิทธิภาพมากที่สุดอุปกรณ์ที่ใช้

เอาอนุภาคตะกอนจากน้ำไหล ในกับดักทราย
ตะกอนหนักน้ำเข้าไปที่ปลายด้านหนึ่งและล้างน้ำออกผ่าน
สุดท้ายฝากอื่น ๆส่วนใหญ่ของตะกอน
ในกับดักทราย กับดักทรายลดความเร็วของการไหล
ผ่านการขยายตัวของส่วนข้ามของไปตามความยาวของ
ดักตะกอน [ 1 ] การขยับขยายของส่วนข้ามไหล
ลดความเร็ว ความเค้นเฉือนและความวุ่นวาย เป็นผลให้ระงับและความคล่องตัวของพวกเขาเตียง
วัสดุหลวม และดังนั้น พวกเขา
ฝากตะกอนที่เงินฝากในตะกอนกับดักออก
เป็นระยะๆ ทั้งทางกลไก หรือ โดยการล้าง .
แต่การออกแบบของกับดักทรายเป็นตามสมการเชิงประจักษ์

ดังนั้น จึงเป็นสิ่งจำเป็น เพื่อประเมินประสิทธิภาพของการออกแบบที่เลือกเหมือนกัน

ศึกษาโดยใช้แบบจำลองทางกายภาพหรือโดยแบบจำลองเชิงตัวเลขหรือทั้งสองอย่าง แบบจำลองทางกายภาพ
มักจะมีราคาแพงและเสียเวลา บน
มืออื่น ๆการศึกษาแบบจำลองเชิงตัวเลขจะค่อนข้างราคาถูกและทางเลือกต่างๆ
สามารถประเมินได้ภายในระยะเวลาอันสั้น โดยการแปร
รูปแบบของกับดักทรายและตรวจสอบการไหลของตะกอนและ
ในกับดักทราย อย่างไรก็ตาม การไหลแบบถูกต้อง 3D
คอมพิวเตอร์ จะต้องได้รับผลที่ยอมรับได้

การศึกษาเชิงตัวเลขของสามมิติแสดงการจำลองและการไหลของตะกอนในน้ำ
ดักทราย [ 2 ]ตะกอนสะสมในเขื่อน
[ 3 ] และกัดเซาะรอบตอม่อสะพาน [ 4 ]
พบประโยชน์ของแบบจำลองเชิงตัวเลข .
ในการศึกษาการไหลและตะกอนไฮดรอลิคการขนส่งใน
กับดักทรายออกแบบมาสำหรับสถานีไฟฟ้าพลังน้ำที่ทอง Gol ,
ปากีสถานจะถูกประเมินโดยใช้แบบจำลอง 3 มิติในการคำนวณการไหล ssiim
พลศาสตร์ตะกอนแบบในภาคกับ
หลายบล็อกตัวเลือก )การหันเหความสนใจของเขื่อนและผันช่องทางไอดี

ภายใต้ล้างน้ำที่เกี่ยวข้องกับดักทรายที่ประเมินโดยวิศวกรรมปากีสถานบริการ
( PES ) [ 5 ] จากการศึกษาแบบจำลองทางกายภาพ อย่างไรก็ตาม
ไฮดรอลิคของกับดักทรายไม่ได้ประเมิน
วัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้ ( 1 ) เพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงการไหลของน้ำและตะกอน
ในบ่อทรายที่ออกแบบมาสำหรับ
ทอง Gol สถานีไฟฟ้าพลังน้ำ และ ( 2 ) เพื่อประเมินประสิทธิภาพของการกำจัดตะกอนทรายดัก
.
2 วิธีการศึกษา

พื้นที่ A ทอง Gol สถานีไฟฟ้าพลังน้ำตั้งอยู่ในเขตของตน ,
ภาคเหนือภาคตะวันตกเฉียงเหนือของจังหวัดชายแดน ( nwfp )
ของปากีสถาน ที่สถานีไฟฟ้าพลังน้ำที่คาดว่าจะสร้าง
106 เมกะวัตต์ไฟฟ้า จากการไหลของธารทองโกล
,ซึ่งเป็นแควแม่น้ำ mastuj . เป็นฝายขึ้น

เบี่ยงเบนการไหลของกระแสในทรายทอง โกดัก
เรื่อง 2013 ประชุมนานาชาติเกี่ยวกับกลศาสตร์ของไหล ความร้อน ความยืดหยุ่น และสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

31 ตามด้วยหัวแข่งช่อง รูปแบบของเขื่อนดักทรายและหัว
การแข่งขันช่องทางที่แสดงในรูปที่ 1
ทอง Gol ธารก้าวเหมือนความลาดชันและ
พื้นที่มีลักษณะลาดชัน และหุบเขาแคบ ๆ .
หุบเขาสูงช่วงระหว่าง ค.ศ. 1830 M 2440 เมตรและล้อมรอบด้วยภูเขาสูง

0 M ที่แตกต่างกันระหว่าง 5800 ซึ่งเป็นรูปแบบการเก็บกักน้ำโขง . . . ตั้งแต่
ใบพัดเสียหายอย่างจริงจังโดยตะกอนหนัก ไหล
โดยเฉพาะขนาด≥ตะกอน 0.2 มม. เส้นผ่าศูนย์กลาง

จะเป็นอันตราย