مطالعه عددی پارامترهای موثر بر استهلاک انرژی سراشیبهای بلوکی

یکی از کارآمدترین انواع مستهلک کننده¬های انرژی در کانال¬های باز، سراشیب¬های بلوکی هستند که آنها را می¬توان نوع خاصی از شیب شکن¬های همراه با بلوک اغتشاشی، ولی با ساختار طبیعی و غیر سیمانی، در نظر گرفت. در آزمایشگاه¬ها برای بررسی رفتار جریان روی این سازه¬ها، مدل¬های فیزیکی مختلفی ساخته شده¬اند، که صرف نظر از هزینه و زمان¬بر بودن آزمایش¬ها، مشکلات ناشی از تغییرات مقیاس را نیز به همراه دارند. امروزه با استفاده از کدهای دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، رفتار هیدرولیکی سیال بررسی می¬شود. این مقاله در ابتدا به مروری بر طبقه¬بندی این سازه¬ها از نظر ساختار و زبری پرداخته و سپس شکل¬گیری انواع وضعیت جریان بر روی آنها را بررسی می¬نماید. در ادامه نیز به شبیه¬سازی جریان بر روی یکی از انواع سراشیب¬های بلوکی پرداخته شده و مکانیزم استهلاک انرژی بر روی آن بررسی می¬شود. برای این منظور در این مطالعه از نرم¬افزار flow-3d با فرض تراکم ناپذیر بودن سیال، مدل سطح آزاد vof برای استخراج سطح آزاد جریان و مدل آشفتگی شبیه¬سازی گردابه¬های بزرگ (les) استفاده شده است. نتایج حاکی از استهلاک انرژی بیشتر برای آشفتگی بیشتر جریان و افزایش آشفتگی با تشکیل جریان برگشتی است. در نتیجه استهلاک انرژی به ترتیب در جریان غیر مستغرق و سپس در حالت-های تداخل دنباله¬ها و زبری منفرد از جریان مستغرق بیشتر است. برای افزایش بیشتر استهلاک باید یا تا حد امکان از مساحت مقطع عرضی موثر کاست و یا با ثابت نگه داشتن مقطع عرضی موثر و حجم دبی عبوری، استغراق عوامل زبری را کاهش داد.