بررسی عددی و آزمایشگاهی تاثیر المان‌های گوه‌ای شکل بر پارامترهای هیدرولیکی و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی در جریان رویه ای

سرریز پلکانی یک طرح هیدرولیکی مقرون بصرفه جهت مستهلک نمودن انرژی جریان آب عبوری از روی سرریز است. بدلیل وجود برخی محدودیت‌ها در سرریزهای پلکانی، در این تحقیق برای افزایش و بهبود اثربخشی استهلاک انرژی طرحی درنظر گرفته‌شده‌است. بدین منظور تاثیر وجود المان‌های گوه‌ای شکل برتغییرات سرعت و فشار روی پله، ارتفاع آب پایین‌دست سرریز و در نتیجه استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی مورد بررسی قرار گرفته‌است. در این راستا ابتدا با استفاده از مدل عددی Flow-3D چندین شکل از المان‌های گوه‌ای شکل با تغییر در چیدمان گوه‌ها و تغییر در میزان دبی مورد بررسی قرار گرفته و مدل مناسب ازجنبه بیشترین استهلاک انرژی در آزمایشگاه ساخته و مورد مطالعه قرار گرفته‌است. در آزمایشگاه 25 آزمایش بر روی 5 مدل فیزیکی، با تغییر در چیدمان گوه‌ها و دبی‌های متفاوت انجام گردید و با سرریز پلکانی ساده (بدون المان گوه‌ای) مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می‌دهدکه افزودن المان‌های گوه‌ای بر روی سرریز پلکانی موجب کاهش سرعت و کاهش ارتفاع آب در پایین دست سرریز به ترتیب تا حدود 80% و 30% و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی تا حدود 7/2 برابر افزایش یافته است. با ترسیم پروفیل‌های توزیع فشار در لبه قائم پله و روی کف پله ملاحظه شد که فشار منفی روی کف پله به فشار مثبت تبدیل شده و فشار منفی در مقطع قائم تا حدود 96% کاهش و فشار مثبت در مقطع قائم تا حدود 2 برابر افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش تراکم المان‌ها نتایجی که موجب افزایش استهلاک انرژی می‌شود چشمگیرتر است.