بررسی عددی اثرات پله منفی بر مشخصات پرش هیدرولیکی درحوضچه های آرامش واگرا و جریان های دوپایا درحوضچه

پرش هیدرولیکی برای استهلاک انرژی در پایین دست سازه های هیدرولیکی ازجمله سرریزسدها،تندآب ها،آبشارها ودریچه ها مورداستفاده قرارمیگیرد.حوضچه های آرامش واگرا باتوجه به داشتن نسبت عمق ثانویه وطول کمتر پرش وهمچنین اتلاف انرژی بیشتر،نسبت به حوضچه های کلاسیک دارای عملکرد بهتری هستند. یکی ازمشکلات بزرگ حوضچه های واگرااستعداد تشکیل جریان های نوسانی و دوپایا درآن هااست.دراین حالت خاص،جریان جداشده ازیکی ازدیواره های حوضچه با برخوردبه دیواره ی مقابل وبا ادامه این رفت وبرگشت سبب تشکیل یک پرش هیدرولیکی نامتقارن ودرعین حال نوسانی وماندگارمی شود.این جت جریان میتواندبه پایین دست کانال ادامه پیدا کرده وسبب فرسایش شدیدبسترشود.به کارگیری پله منفی درحوضچه سبب شکل گیری قطعی پرش و تثبیت موقعیت آن میشود وازگسترش آن به خارج ازحوضچه )تشکیل پرش های نوسانی و دوپایا( جلوگیری می نماید. تاکنون بررسی های عددی مختلفی دررابطه با پرش هیدرولیکی درحوضچه های آرامش واگرانجام شده است،امادر مورد تاثیرپله منفی برمشخصات هیدرولیکی پرش.شبیه سازی عددی انجام نشده است.همین امر ضرورت مطالعه وبررسی دراین زمینه را تاکید می نماید.دراین تحقیق برای شبیه سازی پرش ابتدا با استفاده ازنرم افزار Gambit هندسه مدل تعریف شد،سپس مش بندی مناسب منطبق برهندسه مدل.مشخص گردید.پس ازانتقال خروجی مدل به نرم افزار Fluent با استفاده ازمدل آشفتگی K-e استاندارد وتعیین پارامترهای موثر،شبیه سازی انجام شد.همچنین ازروش حجم سیال) Volume of Fluid (برای پیش بینی پروفیل سطح آب درپرش هیدرولیکی استفاده شد،سپس نتایج حاصل ازمدل عددی با نتایج حاصل از اندازه گیری آزمایشگاهی مقایسه گردیدونشان داده شد که تطابق خوبی وجوددارد.درنهایت با استفاده از نتایج عددی تغییرات نسبت به عمق ثانویه ،طول نسبی پرش ومیزان تلفات نسبی انرژی به سبب وجودپله منفی مورد بررسی قرارگرفت.همچنین احتمال وقوع جریان های موسوم به دوپایا که عمده ترین مشکل اینگونه حوضچه ها است درحضورالمان های نامبرده مورد بررسی گردید .

کلیدواژه ها:

حوضچه آرامش واگرا ، پرش هیدرولیکی ، Fluent ، VOF ، پله منفی ، جریان های دوپایا