تحلیل عددی عملکرد هیدرولیکی آبگذری سرریز نیلوفری بر پدیده ضربه دینامیکی وکاویتاسیون حوضچه آرامش

سرریزهای نیلوفری به عنوان سرریز اضطراری برای عبورسیلابها از مخازن، در جایی که استفاده از سرریز جانبی با سطح آزاد، محدودیت مکانی یا غیراقتصادی است به کار میروند. سرریزهای نیلوفری در دبی های پایین با عملکرد آزادسرریز، ضریب آبگذری متناظر با افزایش هد مؤثر روی سرریز بوده در حالیکه با افزایش دبی و عملکرد مستغرق سرریز، ظرفیت آبگذری به شدت کاهش یافته و آبگذری و عمق استغراق، نسبت عکس داشته است. در این رویکرد بر اساس تفاوتزیاد رژیم جریان و نوع آبگذری در دبیهای متفاوت، بررسی عملکرد نوع تخلیه و آبگذری سرریزهای نیلوفری بر طراحی سازه های پایاب اهمیت بسزایی دارد. لذا به دلیل هندسه خاص و پیچیده و عملکرد متفاوت روند رفتار جریان سرریزهای نیلوفری، بررسی الگوی رفتاری جریان در اینگونه سرریزها معمولاً با استفاده از مدل هیدرولیکی صورت می گیرد. از آنجاکه مدلسازی آزمایشگاهی برای تمام حالات مورد ارزیابی معمو لاً مستلزم صرف زمان و هزینه زیادی است، لذا در این تحقیق با بکارگیری قابلیتهای پیشرفته نرمافزار دینامیک سیالات محاسباتی Ansys CFX که معادلات حاکم بر جریان سیال که مشمول معادلات پیوستگی و حرکت ناویر استوکس می باشد، توسط روش حجم محدود و گسسته سازی غیرصریح در هر گام زمانی شبیه سازی گردیده است. بررسی عملکرد شرایط تخلیه سرریزهای نیلوفری برهیدرولیک جریان، پتانسیل کاویتاسیون و ضربه های دینامیکی در روی تنداب و حوضچه آرامش سد البرز از اهداف این تحقیق بوده است. به منظور نیل به هدف، شبیهسازی جریان دوفازی سطح آزاد با بکارگیری مدل توربولانس (k-ε) برای دستیابی به الگوی مناسب جریان، مدلسازی شده است . نتایج نشاندهنده این است که وضعیت مشخصات جریان، هد موثر ، نوع آبگذری و تخلیه سرریز نیلوفری، بر هیدرولیک جریان در روی تنداب و حوضچه آرامش تاثیر گذار بوده، بطوری که با عملکرد آزادسرریز، کاهش شدید سرعت در روی تنداب که ناشی از استهلاک انرژی جنبشی توسط پرش هیدرولیکی مستغرق تثبیت شده در انتهای تنداب بوده است. در حالیکه با عملکرد مستغرق سرریز، ضریب آبگذری و سرعت جریان در سرریز نیلوفری کاهش یافته که منجربه افزایش پتانسیل کاویتاسیون، نوسانات شدید فشار دینامیکی شده، که ایجاد فشار دینامیکی منفی و ضربه روی سطوح بلوک های مستهلک کننده ابتدایی حوضچه آرامش گردیده است.

کلیدواژه ها:

دینامیک سیالات محاسباتی ، توربولانس ، معادلات ناویر استوکس ، سرریز نیلوفری ، فشار دینامیکی