بررسی هندسه سرریز پلکانی جهت دستیابی به حداکثر استهلاک انرژی

سرریزهای پلکانی از اجزای هیدرولیکی سدها می باشند که برای مستهلک کردن انرژی در پایین دست سدها مورد استفاده قرار می گیرند. بمنظور شناخت هیدرولیک جریان روی سرریز پلکانی تا کنون مطالعات زیادی انجام گرفته است که اکثرا به صورت آزمایشگاهی بوده است. در این تحقیق برای شبیه سازی جریان روی سرریز پلکانی و بدست آوردن استهلاک انرژی از نرم افزار flow-3d که یک نرم افزار تحلیلی میدان جریان می باشد، استفاده شده است. مدل آشفتگی که برای این منظور استفاده شده است، مدل(rng) k-? می باشد و تعیین پروفیل سطح آزاد جریان به کمک مدل volum of fluid(vof) انجام می شود. برای صحت سنجی مدل های طراحی شده از مدل های آزمایشگاهی استفاده شده و نتایج حاصل از روش های عددی و آزمایشگاهی با یکدیگر مقایسه شده اند. این تحقیق صرفا" جهت بررسی رژیم جریان غیرریزشی در سرریزهای پلکانی انجام شده است. برای این منظور تعداد 112 مدل سرریز طراحی شده است که از این تعداد، 96 مدل اجی پلکانی و 16 مدل اجی صاف می باشد. مدل های پلکانی دارای 6 جانمایی، 2 اندازه پله و 4 شیب متفاوت (15 درجه،30 درجه، 45درجه و 60 درجه) در زیر نقطه تماس می باشند و لبه پله ها از پروفیل wes تبعیت می کنند. سرریزهای اجی صاف نیز از مشخصات متناظر برای شیب و پروفیل تاج برخوردار هستند. هدف از انجام این طرح بررسی تاثیر شیب سرریز، تعداد پله، جانمایی پله و زبری پله بر روی استهلاک انرژی می باشد. در این تحقیق مشاهده شد که دبی عبوری از روی سرریز و شیب سرریز از پارامترهایی هستند که تاثیر بسیار زیادی بر افت انرژی سرریزهای پلکانی داشته و در دبی های بالاتر تعداد و جانمایی پله ها تاثیر کمتری دارد. جانمایی منطقی با در نظر گرفتن پارامترهای ذکر شده جهت دستیابی به حداکثر افت انرژی معرفی گردید.