مطالعه عددی و آزمایشگاهی تاثیر ایجاد حفره روی پله‌های سرریز پلکانی بر پارامترهای هیدرولیکی و استهلاک انرژی در جریان رویه‌ای

از مشخصه‌‌های بارز در عملکرد سرریز پلکانی، قابل ملاحظه بودن استهلاک انرژی در طول آن در مقایسه با انواع سرریزهای دیگر است. با توجه به این ویژگی، کسب دیدگاهی دقیق‌تر در ارتباط با پارامتر استهلاک انرژی و نهایتاً افزایش مقدار آن، محور اکثر تحقیقات مربوط به این نوع سرریزها بوده‌است. در این تحقیق، جهت افزایش و بهبود اثربخشی استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی طرحی در نظر گرفته‌شده است. بدین منظور ابتدا با استفاده از مدل عددی Flow-3D تأثیر ایجاد حفره روی پله بر مشخصه‌های هیدرولیکی و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی بررسی‌ شده و مدل مناسب از جنبه بیشترین استهلاک انرژی در آزمایشگاه ساخته و مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می‌دهدکه ایجاد حفره روی پله‌ موجب کاهش سرعت تا حدود (%69-%82) و کاهش ارتفاع آب در پایین دست سرریز تا حدود 33% و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی تا حدود 4 برابر افزایش یافته است. با ترسیم پروفیل‌های توزیع فشار در لبه قائم پله ملاحظه شد که مقدار فشار منفی در دیواره قائم پله تا حدود 82% کاهش و فشار مثبت در محل وجود حفره و در داخل حفره به ترتیب تقریبا 3 و 4 برابر افزایش ‌یافته است. فشار منفی در پروفیل‌های توزیع فشار روی کف پله به فشار مثبت تبدیل شده و فشار مثبت در نزدیکی لبه به دلیل وجود حفره افزایش یافته است. همچنین درصد خطای پارامترهای مورد بررسی در مدل عددی و آزمایشگاهی بسیار اندک و در حد قابل قبول بوده که نشان از تطابق مناسب بین داده‌های عددی و آزمایشگاهی است.