مطالعه آزمایشگاهی تأثیر هیدرولیکی مسیر جریان خروجی نازل بر الگوی جریان مخزن استوانه‌ای پرورش ماهی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

عضو هیات علمی

چکیده

هیدرولیک جریان نازل‌های ورودی جریان به مخزن پرورش ماهی، اهمیت خاصی در برقراری یکنواختی جریان و شرایط ‏بهینۀ تخلیۀ مواد جامد زائد دارد. در این مقاله با تحلیل جریان خروجی سه نازل در عمق‌های مختلف، شرایط الگوی ‏جریان در مخزن، مورد مطالعۀ آزمایشگاهی قرار گرفته است. آزمایش‌ها با چهار گزینه با تغییر زاویۀ پرتاب نازل در زاویه‌های ‏‏20، 40، 60 و 80 درجه نسبت به شعاع محوری مخزن، در یک دبی مشخص، اجرا شده است. نتایج نشان می‌دهد که زاویه‌های ‏پرتاب 40 و 60 درجه، جریان یکنواخت‌تری را در مخزن ایجاد می‌کنند. مقایسۀ دو حالت ورود جریان از طریق یک نازل و سه نازل نیز مؤید آن است که با افزایش تعداد نازل، سرعت خروجی نازل ‏و سرعت متوسط جریان در مخزن افزایش می‌یابد ولی نسبت سرعت متوسط مخزن به سرعت خروجی نازل کاهش نشان ‏می‌دهد. مقایسۀ میزان همبستگی چهار گزینه (سرعت متوسط در زاویه‌های 20، 40، 60 و 80 درجه به ترتیب شامل گزینه‌های اول تا چهارم) به صورت دو به دو نشان می‌دهد که گزینه‌های سوم و دوم بیشترین میزان همیستگی را دارند. تغییرات تنش برشی در اطراف مخزن به ترتیب در ایستگاه‌های ‏دوم و چهارم با افزایش همراه است که می‌تواند به دلیل انعکاس جت آب روی دیوارۀ داخلی مخزن باشد. همچنین، ‏مقایسۀ پارامترهای بی‌بعد عدد فرود و نسبت ‏عمق موضعی به عمق آب مخزن نشان می‌دهد که با افزایش این نسبت، عدد فرود در نزدیکی بستر مخزن افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydraulic Effects of Jet Current Alignment on Flow Pattern in a Cylindrical Aquaculture Tank

چکیده [English]

In recirculating aquaculture systems, inlet flow current usually enters from the inner pyramid of the tank in the form of submerged jets. The hydraulics of jet alignment has an important effect on flow uniformity and solid removal efficiency. This paper examined experimental analysis of flow pattern in a cylindrical tank by placing a nozzles at each of three depths using four angle options (20°, 40°, 60°, and 80°) between the radius and jet alignments. The results indicate that angles of 40° and 60° created more uniform current in the tank. Changing the jet alignment from 20° to 80° decreased the number of local eddies and increased the average velocity in the tank. Comparison of inlet currents from one nozzle and from three nozzles showed that increasing the number of nozzles increased the jet velocity and the average velocity in the tank, but decreased the ratio of average velocity of the tank to external velocity of the nozzle jet. Paired comparisons of four options (average velocity for angles of 20° (op. 1), 40° (op. 2), 60° (op. 3), and 80° (op. 4)) show that options 2 and 3 had the strongest correlation. Shear stress monitoring in a round tank showed that shear stress increased at the stations of options 2 and 4. Increasing the ratio of h/H, increased the Froude number near the bed of the tank.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Circular Current
  • Cylindrical tank
  • Jet Angle
  • Recirculating Aquaculture System
  • Submerged Jet

Carvalho, R., Lemos, D. E. L. and Tacon, A. G. J. 2013. Performance of single-drain and dual-drain tanks in terms of watervelocity profile and solids flushing for in vivo digestibility studies injuvenile shrimp. Aquacult. Eng. 57, 9-17.

 

Davidson, J. W. and Summerfelt, S. T. 2005. Solids removal from a coldwater recirculating system, comparison of a swirl separator and a radial-flow settler. Aquacult. Eng. 33, 47-61.

 

Davison, W. 1997. The effects of exercise training on teleost fish, a review of recent literature. Comp. Biochem. Physiol. 117A(1): 67-75.

 

Ebeling, J. M., Timmons, M. B., Joiner, J. A. and Labatut, R. A. 2005. Mixed-Cell Raceway: engineering design criteria, construction, and hydraulic characterization. North American J. Aquacult. 67, 193-201.

 

Labatut, R. A., Timmons, M. B., Ebeling, J. M. and Bhaskaran, R. 2005. Experimental evaluation of the effects of nozzle diameter and effluent withdrawal strategy on tank hydrodynamics in a large-scale Mixed- Cell Raceway (MCR). Available at: https://ag.arizona.edu.

 

Nyantekyi-Kwakye, B., Tachie, M. F., Clark, S. P., Malenchak, J. and Muluye, G. Y. 2015. Experimental study of the flow structures of 3d turbulent offset jets. J. Hydrau. Res. 53(6): 773-786.

 

Oca, J. and Masaló, I. 2007. Design criteria for rotating flow cells in rectangular aqua-culture tanks. Aquacult. Eng. 36, 36-44.

 

Timmons, M. B., Summerfelt, S.T. and Vinci, B. J. 1998. Review of circular tank technology and management. Aquacult. Eng. 18, 51-69.

 

Venegasa, P. A., Narváeza, A. L., Arriagadab, A. E. and Llancaleo K. A. 2014. Hydrodynamic effects of use of eductors (Jet-Mixing Eductor) forwater inlet on circular tank fish culture. Aquacult. Eng.
59, 13-22.

 

Watten, B. J. and Beck, L. T. 1987. Comparative hydraulics of a rectangular cross-flowrearing unit. Aquacult. Eng. 6, 127-140.