بررسی تغییرات عدد فرود با توجه به تغییر شیب سرریز پلکانی با استفاده از مدل نرم افزاری FLOW-3D

با توجه به آنکه در سرریزهای پلکانی به دلیل نوع هندسه ساخت امکان استهلاک میزان بیشتری از انرژی جریان نسبت به سایر سرریزها میسر می باشد تاکنون تحقیقات بسیاری بر روی این سرریزها به کمک مدل های فیزیکی و یا نرم افزاری انجام شده است. در این تحقیق سرریز پلکانی سد سیاه بیشه با استفاده از مدل نرم افزاری Flow-3D مدلسازی گردید. جهت انجام مراحل کالیبراسیون و صحت سنجی نتایج به دست آمده از مدل نرم افزاری با نتایج مدل فیزیکی موجود مقایسه گردید. نتایج نشان داد خطای مدل نرم افزاری درحدود 4 الی6 درصد است. در ادامه جهت بررسی تغییرات عدد فرود با توجه به شیب سرریز پلکانی، سه مدل پیشنهادی با شیب پلکان 1:1، 1:2و1:4 در نرم افزار Flow-3D شبیه سازی شده و با مدل کالیبره شده با شیب 1:3 در دبیهای مختلف مقایسه گردید. نتایج نشان داد عدد فرود محاسبه شده در دبی طراحی 203 مترمکعب در ثانیه برای انتهای سرریز پلکانی در مدل با شیب 1:1 برابر 14، شیب 1:2 برابر با 9 ، شیب 1:3 برابر 5 و در شیب 1:4 برابر با 4 میباشد. لذا مطابق تقسیم بندی نشریه USBR پرش هیدرولیکی در مدل با شیب 1:1 از نوع قوی1 بوده و نیاز به حوضچه آرامش2 تیپ III از نوع مانع دار دارد. در شیب 1:2و1:3 پرش از نوع پرش کامل3 است و نیاز به حوضچه آرامش تیپ III میباشد. همچنین در شیب 1:4 پرش از نوع نوسانی4 یا ضربهای است و نیاز به حوضچه آرامش تیپ IV برای استهالک انرژی جریان در پایاب سرریز دارد. با توجه به نتایج بدست آمده مدل با شیب پلکان 1:2 با شاخص عدد فرود 9 در انتهای سرریز و حوضچه آرامش تیپ III، به دلیل طول کمتر مورد نیاز برای اجرای سازه سرریز و حوضچه آرامش وابسته به عنوان مدل بهینه به لحاظ شرایط فنی و اقتصادی در مقایسه با مدل با شیب 1:3 و سایر مدلهای تعریف شده معرفی میگردد.

کلیدواژه ها:

سرریز پلکانی ، FLOW-3D ، عدد فرود ، شبیه سازی عددی