اعتبارسنجی مدل‌های انتگرالی و آشفتگی برای پساب شور تخلیه‌شده در محیط آبی

آب و توسعه پایدار

مقاله 7، دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 27، خرداد 1402، صفحه 57-66   

نوع مقاله: پژوهشی بنیادی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v10i1.2210-1186

نویسندگان

وحید بابایی نژاد¹؛ بابک خورسندی^{* 2}

¹کارشناسی‌ارشد عمران- آب ، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

²دانشیار، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

با کاهش منابع طبیعی آب‏‌شیرین، فعالیت کارخانه‌‏های آب‌‏شیرین‏‌کن در حال افزایش است. پساب این کارخانه‏‌ها بلافاصله به محیط دریا بازگردانده می‏‏‌شود. پساب تولیدی مواد شیمیایی و نمک بسیار زیادی دارد که در صورت تخلیه نامناسب باعث برهم زدن تعادل محیط‌‏زیست دریا می‏‌شود. استفاده از مدل‏‌های عددی برای بررسی روش‌‏های مختلف تخلیه، یکی از ارزان‌‏‏ترین روش‌‏ها است. در این تحقیق برای اولین بار به اعتبارسنجی نتایج مدل‏‌های VISJET ،CORJET و (RNG (k-ε برای تخلیه پساب چگال پرداخته می‏شود. برای این منظور نتایج شبیه‌‏سازی این مدل‌‏ها در محیط ساکن و پویا، با نتایج مطالعه‏‌های آزمایشگاهی مختلف مقایسه می‏‌شود. باتوجه‌‏به نتایج، مدل RNG سرعت محوری جت را به خوبی و با خطای ناچیزی در مقایسه با مدل‌‏های انتگرالی و آزمایشگاهی برآورد می‏‌کند. هر سه مدل اکثر پارامترهای مربوط به تخلیه پساب چگال را در مقایسه با مطالعه‌‏های آزمایشگاهی کمتر تخمین می‏زنند. مدل‏‌های CORJET و VISJET میزان رقیق‏‌سازی پساب را با خطای بالایی برآورد می‏‌کنند اما مدل RNG به دلیل درنظر گرفتن آشفتگی جریان، میزان رقیق‌‏سازی پساب را با خطای قابل قبولی تخمین می‌‏زند. مهمترین مزیت مدل‌‏های انتگرالی CORJET و VISJET مدل‏‌سازی آسان و زمان محاسبه بسیار کم در مقایسه با مدل آشفتگی RNG است. باتوجه‌‏به نتایج ارائه شده می‌‏توان نتیجه گرفت مدل RNG به دلیل درنظرگرفتن آشفتگی جریان و ارائه نتایج دقیق، برای انجام مطالعه‌‏های مربوط به تخلیه پساب چگال حاصل از کارخانه‌‏های آب‌شیرین‌‏کن مناسب است. 

کلیدواژه‌ها

آب‏‌شیرین‏‌کن؛ جت؛ پساب؛ پلوم؛ رقیق‏‌سازی

مراجع

بابایی‏ نژاد، و. و خورسندی، ب. 1400. اعتبارسنجی مدل‌های CORMIX و CorJet برای تخلیه پساب چگال از تخلیه کننده چند مجرایی با زاویه تخلیه ۶۰ درجه. نشریه علمی- پژوهشی هیدرولیک، 16(2): 1-13. https://doi.org/10.30482/jhyd.2021.258266.1491

Abessi O. and Roberts P.J. 2016. Dense jet discharges in shallow water. Journal of Hydraulic Engineering, 142(1): 04015033. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001057
Cheung S.K.B., Leung D.Y.L., Wang W., Lee J.H.W. and Cheung V. 2000, June. VISJET-a computer ocean outfall modelling system. In Proceedings Computer Graphics International, 21: 75-80. https://doi.org/10.1109/CGI.2000.852322
Choi K.W., Lai C.C. and Lee J.H. 2016. Mixing in the intermediate field of dense jets in cross currents. Journal of Hydraulic Engineering, 142(1): 04015041. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001060
Cipollina A., Brucato A., Grisafi F. and Nicosia S. 2005. Bench-scale investigation of inclined dense jets. Journal of Hydraulic Engineering, 131(11): 1017-1022. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2005)131:11(1017)
Jiang M., Law A.W.K. and Song J., 2019. Mixing characteristics of inclined dense jets with different nozzle geometries. Journal of Hydro-environment Research, 27: 116-128. https://doi.org/10.1016/j.jher.2019.10.003
Jiang M., Chen W. and Law A.W.K. 2021. Mixing characteristics of 45° inclined duckbill dense jets in co-flowing currents. Journal of Hydro-environment Research, 36: 77-86. https://doi.org/10.1016/j.jher.2021.03.006
Doneker R.L., and Jirka G.H. 2001. CORMIX-GI systems for mixing zone analysis of brine wastewater disposal. Desalination, 139(1-3): 263-274.
Kikkert G.A., Davidson M.J. and Nokes R.I. 2007. Inclined negatively buoyant discharges. Journal of Hydraulic Engineering, 133(5): 545-554. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00318-6
Lai C.C. and Lee J.H. 2012. Mixing of inclined dense jets in stationary ambient. Journal of hydro-environment research, 6(1): 9-28. https://doi.org/10.1016/j.jher.2011.08.003
Loya-Fernández Á., Ferrero-Vicente L.M., Marco-Méndez C., Martínez-García E., Vallejo J.J.Z. and Sánchez-Lizaso J.L. 2018. Quantifying the efficiency of a mono-port diffuser in the dispersion of brine discharges. Desalination, 431: 27-34. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.11.014
Malcangio D. and Petrillo A.F. 2010. Modeling of brine outfall at the planning stage of desalination plants. Desalination, 254(1-3): 114-125. https://doi.org/10.1016/j.desal.2009.12.005
Meng G. and Wenxin H. 2016. Numerical simulation of a round buoyant jet in a counterflow. Procedia Engineering, 154: 943-950. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.520
Papakonstantis I.G., Christodoulou G.C. and Papanicolaou P.N. 2011. Inclined negatively buoyant jets 2: concentration measurements. Journal of Hydraulic Research, 49(1): 13-22. https://doi.org/10.1080/00221686.2010.542617
Ramakanth A., Davidson M.J. and Nokes R.I. 2022. Laboratory study to quantify lower boundary influences on desalination discharges. Desalination, 529: 115641. https://doi.org/10.1016/j.desal.2022.115641
Ramezani M., Abessi O. and Firoozjaee A.R. 2021. Effect of proximity to bed on 30° and 45° inclined dense jets: a numerical study.Environmental Processes, 8(3): 1141-1164. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001032
Roberts P.J. and Toms G. 1987. Inclined dense jets in flowing current. Journal of Hydraulic Engineering, 113(3): 323-340. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1987)113:3(323)
Saeidi Hossieni S.A.R., Mohammadian A., Roberts P.J. and Abessi O. 2022. Numerical Study on the Effect of Port Orientation on Multiple Inclined Dense Jets. Journal of Marine Science and Engineering, 10(5): 590. https://doi.org/10.3390/jmse10050590. https://doi.org/10.3390/jmse10050590
Shao D. and Law A.W.K. 2010. Mixing and boundary interactions of 30 and 45 inclined dense jets. Environmental fluid mechanics, 10(5): 521-553. https://doi.org/10.1007/s10652-010-9171-2
Shrivastava I. and Adams E.E. 2019. Pre-dilution of desalination reject brine: Impact on outfall dilution in different water depths. Journal of Hydro-Environment Research, 24: 28-35. https://doi.org/10.1016/j.jher.2018.09.001
Tofighian H., Aghajanpour A., Abessi O. and Ramezani M. 2022. Simulation of inclined dense jets in stagnant environments: an LES and experimental study. Environmental Fluid Mechanics, 22(5): 1161-1185. https://doi.org/10.1007/s10652-022-09884-z
Wang X. and Mohammadian A. 2022. May. Numerical Simulations of 15-Degree Inclined Dense Jets in Stagnate Water Over a Sloped Bottom. In Proceedings of the Canadian Society of Civil Engineering Annual Conference 2021: CSCE21 General Track Volume 2. Singapore: Springer Nature Singapore. doi: 10.1007/978-981-19-0507-0_7
Yan X. and Mohammadian A. 2019. Numerical modeling of multiple inclined dense jets discharged from moderately spaced ports. Water, 11(10): 2077. https://doi.org/10.3390/w11102077