شبیه سازی و تحلیل عددی رفتار هیدرولیکی سرریز پلکانی سد تنظیمی آریوبرزن بهبهان تحت دبی های مختلف

سرریزهای پلکانی به عنوان یکی از سازه های موثر در کنترل و استهلاک انرژی جریان به دلیل ایجاد آشفتگی، افزایش اختلاط جریان و کاهش انرژی جنبشی در امتداد مسیر، جریان در سال های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته اند. هندسه پلکانی این سرریزها موجب می شود بخش قابل توجهی از انرژی جریان پیش از رسیدن به پایاب مستهلک شده و در نتیجه، نیاز به احداث سازه های مستهلک کننده انرژی با ابعاد بزرگ در پایین دست کاهش یابد. با توجه به وابستگی رفتار هیدرولیکی سرریزهای پلکانی به شرایط جریان، بررسی اثر تغییرات دبی بر الگوی جریان و میزان استهلاک انرژی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. پژوهش حاضر با هدف بررسی عددی رفتار هیدرولیکی سرریز پلکانی سد تنظیمی آریوبرزن بهبهان و ارزیابی تاثیر تغییرات دبی بر مشخصه های جریان انجام شده است. در این راستا جریان عبوری از سرریز با استفاده از نرم افزار فلوئنت و بر مبنای روش دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شد. برای بازنمایی سطح آزاد جریان از مدل حجم سیال و برای توصیف رفتار آشفتگی از مدل استاندارد کا اپسیلون استفاده گردید. شبیه سازی های عددی در دبی های مختلف انجام شد و پارامترهایی نظیر سرعت جریان، عمق آب، توزیع فشار، الگوی جریان و میزان استهلاک انرژی در طول سرریز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که افزایش دبی، تغییر محسوسی در ساختار جریان، توزیع سرعت و فشار و میزان انرژی مستهلک شده در طول سرریز ایجاد می کند. همچنین پله های سرریز با ایجاد نواحی گردابه ای و افزایش تلاطم، جریان نقش موثری در کاهش انرژی جریان پیش از رسیدن به پایین دست دارند. بررسی توزیع فشار نیز امکان شناسایی نواحی مستعد ایجاد فشارهای منفی و در نتیجه ارزیابی احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون را فراهم می سازد. بر اساس نتایج شبیه سازی، تحلیل همزمان میدان سرعت و فشار می تواند معیار مناسبی برای ارزیابی عملکرد هیدرولیکی سرریز و تعیین شرایط بحرانی جریان باشد. یافته های این پژوهش می تواند در ارزیابی عملکرد سرریز پلکانی سد تنظیمی آریوبرزن و همچنین بهینه سازی طراحی و بهره برداری از سازه های مشابه در شرایط مختلف دبی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

سرریز پلکانی ، شبیه سازی عددی ، رفتار هیدرولیکی ، استهلاک انرژی ، دبی جریان ، مدل حجم سیال