مدل سازی عددی تاثیر ایجاد روزنه در سرریزهای پلکانی روی استهلاک انرژی جریان با استفاده از مدل FLOW-۳D

سرریزهای پلکانی به عنوان یکی از کارآمدترین سازه های هیدرولیکی برای استهلاک انرژی جریان، نقش مهمی در کاهش انرژی مخرب آب خروجی از مخازن سدها دارند. این سازه ها با بهره گیری از ویژگی های هندسی خود، به استهلاک جریان های آشفته و فوق بحرانی کمک می کنند. در این پژوهش، باهدف افزایش کارایی سرریزهای پلکانی در استهلاک انرژی، تاثیر ایجاد روزنه هایی بر روی پله های سرریز بررسی شده است. از نرم افزار FLOW-۳D  برای شبیه سازی عددی استفاده شد و دقت مدل با شاخص های آماری ارزیابی شد. نتایج شبیه سازی ها حاکی از آن است که مدل آشفتگی RNG بادقت بالایی قادر به شبیه سازی جریان های آشفته بر روی سرریزهای پلکانی است (۹۶/۰R۲= ) ایجاد روزنه ها در کف پله ها نسبت به دیواره ها، استهلاک انرژی بیشتری ایجاد می کند. خروج جریان از روزنه های کف پلکان باعث برخورد جت آب به جریان عبوری از سرریز و کاهش بیشتر انرژی می شود. در مقابل، روزنه های دیواره ای به دلیل هم جهت بودن با جریان سرریز، افت انرژی کمتری ایجاد می کنند. همچنین، افزایش تعداد روزنه ها به بهبود عملکرد سرریز منجر شد. به طور مشخص، ایجاد سه روزنه در کف سرریز توانست افت انرژی را نسبت به حالت بدون روزنه (شاهد)، ۱۶ درصد افزایش دهد. علاوه بر این ایجاد سه روزنه در کف دبی بیشتری را از سرریز عبور می دهد و عمق اولیه پرش هیدرولیکی در پایین دست سرریز را ۴۰ درصد افزایش داد. این نتایج نشان دهنده اثربخشی استفاده از روزنه ها به عنوان یک روش کارآمد برای بهبود عملکرد سرریزهای پلکانی در مدیریت جریان های خروجی از سدها است.

کلیدواژه ها:

استهلاک انرژی جریان ، افزایش دبی عبوری ، سرریز پلکانی با روزنه ، مدل عددی FLOW-۳D