بررسی شرایط رخداد پدیده کاویتاسیون در سرریز سد آغ چای به روش عددی

معمولاً هنگامی که سرعت جریان در قسمتی از سازه هیدرولیکی (مانند تنداب سرریزها) از یک حد مجاز فراتر رود، آن سازه در معرض خسارت ناشی از خلاءزایی (Cavitation) قرار می گیرد. برجستگی ها و ناصافی های سطوح بتنی که به هنگام ساخت و یا پس از آن ایجاد می گردد، باعث جدایی خطوط جریان ازبستر و کاهش موضعی فشار وخلاءزایی می گردد، همچنین این کاهش فشار ممکن است در ازاء افزایش سرعت باشد که موجب ایجاد شرایط آستانه یا آغاز خلاء زایی می گردد. روشهای تحلیلی و روابط تجربی موجود به دلیل پیچیدگی رفتار دینامیکی سیالات و خصوصاً وجود جریان های دوفازی در تندآب سرریزها محدودیت های زیادی دارند. به کمک مدلهای ریاضی می توان شرایط هیدرولیکی پیچیده را به همراه شرایط ورودی بالادست به صورت سه بعدی و با دقت قابل قبولی شبیه سازی کرد و با برقراری جریانهای عبوری مختلف احتمال بروز خلاء زایی در این سازه ها را بررسی نمود. در این مطالعه به منظور شبیه سازی جریان از روی شوت و تعیین پارامتر غلظت هوا در کف شوت از نرم افزار FLOW-3D استفاده شده است. این نرم افزار از روش حجم محدود (Finite Volume) برای حل معادلات میانگین رینولدزی ناویه- استوکس (RANS) استفاده می کند. سطح آزاد جریان در این مدل به روش حجم سیال (VOF) محاسبه می گردد. وبا استفاده از این نرم افزار جریان بر روی شوت با شیب های مختلف و هد قابل تغییر تحلیل گردید، در انتها در دو دبی 4400 و 1065 متر مکعب برثانیه که توسط مشاورطرح ارائه شده است، در اول دبی 4400 متر مکعب بر ثانیه بود و بعد با بررسی سیلاب های 10000 ساله به 1065 متر مکعب بر ثانیه کاهش یافت. نتایج شبیه سازی جریان دردبی 4400 مترمکعب برثانیه نشان می دهد که در قسمت اوجی وتغییر زاویه کانال تند آب از شیب 4/5 به 30/5 درجه رخداد پدیده کاویتاسیون بسیار محتمل است وجریان در دیوار جناحین جت پرتابی به بیرون لبریز می شود. بطوریکه در دبی 1065 متر مکعب برثانیه که سرریز روی آن اجرا شده کاویتاسیون رخ نمی دهدو جریان در دیوار جناحین جت پرتابی لبریز نمی شود. و به ازاء دبی مقادیر سرعت و فشار محاسبه می شود. نتایج بدست آمده در مقایسه با نتایج مشاور (مهاب قدس) از تطابق خوبی برخوردار می باشند.

کلیدواژه ها:

سرریز اوجی شکل ، مدلسازی عددی ، نرم افزار Flow-3D ، سد آغ چای