تم مناقشة رسالة الماجستير للطالبة / اية خالد شهيد في قسم هندسة الموارد المائية عن البحث الموسوم المحاكاة الرياضية والسيطرة على امتداد الموجة الملحية في القنوات المفتوحة في يوم الخميس الموافق 16 – 12 – 2021 وبأشراف أ.د رياض زهير الزبيدي
وقد تشكلت لجنة المناقشة من السادة
- أ.د شيماء عبد المطلب الهاشمي / جامعة بغداد/ كلية الهندسة/ رئيسا
- أ.د حيدر عبد ألامير خضير / جامعة بغداد / كلية الهندسة/ عضوا
- م.د حيدر قيس مجيد / جامعة بغداد/ كلية الهندسة / عضوا
- أ.د رياض زهير الزبيدي / جامعة بغداد/ كلية الهندسة/ مشرفا
تهدف هذه الدراسة الى المحاكاة العددية في سلوك التقدم الملحي تحت تاثيرعوامل مختلفة والحصول على
نتائج توضح فهم هذه الظاهرة. استخدم برنامج ANSYS Fluent ، CFD لهذا الغر ض.
تم تطوير النموذج لمحاكاة التقدم الملحي في قناة ثلاثية البعد، وتم التحقق بمقارنة نتائج النموذج العددي مع نتائج التجارب المختبرية تحت نفس ظروف الجريان. يتكون نظام الجريان من قناة طولها 6م مع ميل طولي قابل للتعديل. تم تثبيت السد في نهاية القناة بارتفاع قابل للتعديل ويستخدم هذا السد لتصريف المياه العذبة من القناة وتزويد المياه المالحة من خلال فتحة في مركزها متصلة بخزان مياه مالحة قطرها 1.9سم. يحتفظ هذا السد بالمياه المالحة إلى مستوى يحاكي مستوى مياه البحر بحيث يكون عمق المياه المالحة هو العمق المقاس من قعر القناة إلى قمة السد. علاوة على ذلك اشارت دراسة حديثة حول استخدام عناصر خشونة هندسية على قعر القناة إلى أن هذه العناصر يمكن أن تغير الخصائص الهيدروليكية للجريان. يمكن أن يكون هذا المؤشر مفيدًا للتحكم في التقدم الملحي. تعمل عناصر الخشونة على زيادة اضطراب الجريان الذي يبدد الموجة الملحية المتحركة تحت الماء العذب ويقلل من انتشاره. تم تعديل نموذج CFD بتثبيت عناصرالخشونة مكعبة الشكل على قعر القناة بمواقع مختلفة.
اجريت اثنا عشرة عملية تشغيل نموذج CFD لمحاكاة والتحقق من التقدم الملحي تحت تاثير قيم مختلفة من الميل الطولي للقناة وتصريف المياه العذبة. بالاضافة الى ذلك نفذت ثمانية تجارب لاختبار كفاءة استخدام عناصر الخشونة في السيطرة على التقدم الملحي. تتباين قيم تصريف المياه العذبة بحدود تتراوح من 17.4 لتر/دقيقة الى 79.9 لتر/دقيقة وميل قعر القناة من 0% الى 3%، و تتراوح كثافة المياه المالحة بين 1021.965 كغم/متر3 و 1024.828 كغم/متر3 وهي قيم متقاربة.
أظهرت نتائج المحاكاة العددية ان طول التقدم الملحي يتاثر كثيرا بالعوامل المدروسة. حيث وجد ان طول التقدم الملحي يتناسب عكسيا مع قيم تصريف المياه العذبة وميل قعر القناة. علاوة على ذلك تم الحصول على اكبر زيادة للتقدم الملحي عند نقصان تصريف المياه العذبة تحت تاثير نفس الميل ويحدث الامر ذاته عند نقصان الميل الطولي لقعر القناة مع ثبوت تصريف المياه العذبة. أظهرت مقارنة نتائج نموذج CFD مع الدراسة المنشورة سابقًا في ظل نفس ظروف الجريان توافقًا جيدًا.
اظهرت نتائج نموذج المحاكاة فعالية استخدام عناصر الخشونة في اعاقة حركة التقدم الملحي من خلال زيادة خشونة قعر القناة في جميع المواقع التي ثبتت فيها العناصر. تزداد النسبة المئوية لانخفاض التقدم الملحي عند وضع عناصر الخشونة بالقرب من مصدر المياه المالحة. حيث ظهرت علاقة عكسية بين انخفاض التقدم الملحي ومواقع تثبيت عناصر الخشونة عن نهاية القناة. الحد الأقصى لانخفاض التقدم الملحي هو 66.7% عندما تكون عناصر الخشونة على مسافة 0.25سم من نهاية القناة وعند ميل 0% وتصريف المياه العذبة 55.6لتر/دقيقة. بينما ، الحد الأدنى لانخفاض التقدم الملحي هو 15% عندما تكون عناصر الخشونة على مسافة 1.5سم من نهاية القناة وعند ميل 1% وتصريف المياه العذبة 45.1 لتر/دقيقة.
أظهرت نتائج المحاكاة العددية ان طول التقدم الملحي يتاثر كثيرا بالعوامل المدروسة. حيث وجد ان طول التقدم الملحي يتناسب عكسيا مع قيم تصريف المياه العذبة وميل قعر القناة. علاوة على ذلك تم الحصول على اكبر زيادة للتقدم الملحي عند نقصان تصريف المياه العذبة تحت تاثير نفس الميل ويحدث الامر ذاته عند نقصان الميل الطولي لقعر القناة مع ثبوت تصريف المياه العذبة. أظهرت مقارنة نتائج نموذج CFD مع الدراسة المنشورة سابقًا في ظل نفس ظروف الجريان توافقًا جيدًا.
اظهرت نتائج نموذج المحاكاة فعالية استخدام عناصر الخشونة في اعاقة حركة التقدم الملحي من خلال زيادة خشونة قعر القناة في جميع المواقع التي ثبتت فيها العناصر. تزداد النسبة المئوية لانخفاض التقدم الملحي عند وضع عناصر الخشونة بالقرب من مصدر المياه المالحة. حيث ظهرت علاقة عكسية بين انخفاض التقدم الملحي ومواقع تثبيت عناصر الخشونة عن نهاية القناة. الحد الأقصى لانخفاض التقدم الملحي هو 66.7% عندما تكون عناصر الخشونة على مسافة 0.25سم من نهاية القناة وعند ميل 0% وتصريف المياه العذبة 55.6لتر/دقيقة. بينما ، الحد الأدنى لانخفاض التقدم الملحي هو 15% عندما تكون عناصر الخشونة على مسافة 1.5سم من نهاية القناة وعند ميل 1% وتصريف المياه العذبة 45.1 لتر/دقيقة.
