مطالعه عددی تاثیر ابعاد حوضچه آرامش در سرریز پلکانی بر وضعیت کاویتاسیون با استفاده از روش حجم محدود

کاویتاسیون موضعی پدیده ای است که به دلیل ناکافی بودن استهلاک انرژی و تشکیل جریان های گردابی، در پائین دست سازه های هیدرولیکی نظیر حوضچه های آرامش به وجود می آید. سرریزهای پلکانی نسبت به سرریزهای اوجی دارای اختلاف سراب و پایاب قابل توجهی هستند. همچنین در سرریزهای پلکانی برخلاف سرریزهای اوجی نوع جریانی که روی سرریز ایجاد می شود و هم چنین تعداد پله ها و .. می تواند در توسعه حفره آب شستگی مؤثر باشند. به کمک علم دینامیک سیالات محاسباتی و نرم افزار فلوئنت شبیه سازی عددی جریان برای بررسی تغییرات خصوصیات جریان در اطراف سرریز پلکانی و حوضچه آرامش پائین دست آن با استفاده از روش حجم محدود پرداخته شد. همچنین کاویتاسیون اطراف سازه سرریز پلکانی بررسی شد. بردارهای سرعت و فشار جریان در پایاب سرریزهای پلکانی برای دو نوع رژیم جریان مختلف بررسی شدند که تاثیر نوع رژیم جریان ایجاد شده روی سرریز پلکانی در بیشینه عمق آبشستگی مشخص گردید. تاثیر ابعاد و هندسه پله در میزان کاویتاسیون در سرریزهای پلکانی بررسی شدند. بردار هم سرعت در مدل آزمایشگاهی با دبی 29/88 لیتر بر ثانیه بدست آمد که نشان داد افزایش عدد فرود جریان باعث افزایش عمق آبشستگی خواهد شد. پروفیل های آبشستگی در پایاب سرریزهای پلکانی را برای دو نوع رژیم جریان مختلف بررسی گردید که نتایج نشان داد که نوع رژیم جریان ایجاد شده روی سرریز پلکانی در بیشینه عمق آبشستگی بسیار مهم است. بدین ترتیب که در رژیم جریان ریزشی، پیشینه عمق آبشستگی نسبت به رژیم جریان غیر ریزشی کمتر می باشد. همچنین با کاهش فاصله حوضچه های ابتدایی سرعت جریان در کف حوضچه ها کمتر می شود، بردار هم سرعت در سرریز پلکانی در مدل آزمایشگاهی با دبی 29/88 لیتر بر ثانیه بدست آمد که نشان داد افزایش طول حوضچه های میانی باعث افزایش خطر کاویتاسیون می شود. همچنین با کاهش فاصله حوضچه های ابتدایی سرعت جریان در کف حوضچه ها کمتر می شود.

کلیدواژه ها:

سرریز پلکانی ، حوضچه آرامش ، کاویتاسیون ، سرریزهای پلکانی ، نرم افزار فلوئنت