مدل سازی عددی الگوی جریان در سرریزهای اوجی همراه با کالورت در شرایط جریان آزاد

اندازه گیری دبی و سازه های کنترل جریان به طور گسترده ای در کاربردهای مهندسی هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرند. هدف این مطالعه، مدل سازی عددی از جریان عبوری از سیستم ترکیبی سرریز اوجی با استاندارد USBR و سازه کالورت به عنوان شکاف در بدنه سد می باشد. علاوه بر این، به منظور بررسی الگوی جریان، اثر قرارگیری این کالورت در چهار حالت ارتفاعی مختلف در بدنه سرریز اوجی در نسبت های متفاوتی از دبی مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام شبیه سازی های عددی، معادلات ناویر-استوکس میانگین گیری شده (RANS) با استفاده از روش حجم محدود در نرم افزار Flow-۳D حل شده اند. ارزیابی داده های آزمایشگاهی و یافته های عددی برای سرریز اوجی بدون کالورت نشان می دهد که با استفاده از مدل آشفتگی K-\omega اختلاف پروفیل سطح آب با آماره های ضریب تبین (R۲) و مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) به ترتیب مقدار ۹۷/۰ و ۰۱۱۲/۰ تطابق دارند. به طورکلی نتایج نشان می دهد در حالت به کارگیری دو کالورت حداکثر سرعت جریان به میزان ۴۰ درصد در پنجه سرریز اوجی کاهش داشته و به میزان ۱۴ درصد موقعیت آن بالاتر از حالت سرریز بدون کالورت می باشد. بررسی عدد فرود در این حالت نشان می دهد که رژیم جریان را به دلیل کاهش مومنتوم به صورت پرش هیدرولیک مستغرق در پنجه سرریز تشکیل می شود. همچنین نتایج نشان می دهد در دبی کم، جایی که نقش کالورت برجسته تر بوده و سهم بیشتری از جریان کل از آن عبور می کند، افزایش سه برابری دبی منجر به کاهش افت کلی انرژی تا ۳۰ درصد می شود.

کلیدواژه ها:

سیستم ترکیبی سرریز - کالورت ، اندازه گیری دبی ، Flow-۳D ، شبیه سازی عددی