تحلیل عددی ظرفیت آبگذری وکاویتاسیون ناشی از عملکرد هندسی هیدرولیکی سرریز جانبی سه وجهی واگرا

سرریزهای سه جانبی از جمله مجراهای تخلیهکننده سدها هستند که علیرغم محدودیتهای هیدرولیکی، در شرایط خاص توپوگرافی به عنوان بهترین انتخاب مطرح میشوند . تلفات زیاد انرژی، تلاطم و آشفتگی جریان و اعمال ضرباتنوسانی شدید آب بر کف و دیوارههای کانال جانبی از جمله شرایط نامناسب هیدرولیکی در این سرریزها هستند که همواره مورد توجه بودهاند. مدلهای فیزیکی به دلیل پیچیدگی جریان و همچین تاثیرات ناشی از مقیاس، به تنهایی قادر به ارائه درک روشنی از فیزیک حاکم بر این نوع مسائل نیستند. لذا در این تحقیق با بکارگیری نرمافزار دینامیک سیالات محاسباتی Ansys CFX که معادلات حاکم بر جریان سیال شامل معادلات پیوستگی و حرکت ناویر استوکس توسط روش حجم محدود و گسسته سازی غیر صریح شبیه سازی گردیده است. در این رویکرد بررسی پارامترهای هیدرولیکی هندسی مؤثر بر آبگذری و احتمال وقوع کاویتاسیون سرریزهای سه جانبی از اهداف این تحقیق بوده است.به منظور نیل به هدف شبیهسازی جریان دوفازی سطح آزاد با بکارگیری مدل توربولانس RNG k-ε شبیه سازی شده، همچنین رابطه مناسبی بین ضریب آبگذری و عمق استغراق، به کمک آنالیز ابعادی تخمین و استخراج گردیده است. ظرفیت آبگذری یک سرریز سهجانبی تابعی از ارتفاع کل جریان، طول موثر تاج و ضریب آبگذری است. ضریب آبگذری نیز به ارتفاع کل جریان، ارتفاع سرریز و شکل پلان این سرریز بستگی دارد. نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع جریان بر روی سرریز، به تدریج مقدارضریب آبگذری سرریزها به مقدار ثابتی میل میکند. همچنین با استفاده از بازوهای کناری مایل، تاثیر مناسبی بر میزان ضریب آبگذری ایجاد میکند. در نهایت تحلیل پدیده کاویتاسیون در شرایط مختلف سازه ای حاکی از این بود که در مقطع طولی سرریز ،کانال تنظیم و آبپایه احتمال وقوع پدیده خوردگی و نقطه بحرانی ملاحظه نگردیده است.

کلیدواژه ها:

دینامیک سیالات محاسباتی ، مدل توربولانس ، معادلات ناویر استوکس ، سرریز سه جانبی ، شاخص کاویتاسیون