بررسی تاثیر هندسه سرریزهای پلکانی بر روی نرخ استهلاک انرژی به کمک مدلسازی عددی

در این پایان نامه مشخصات هیدرولیکی مدل عددی تهیه شده از سرریز پلکانی سد رنویک با 2 نوع مدل فیزیکی با ارتفاع پله های 38 و 76 میلیمتر که در ایالت داکوتای شمالی ساخته شده، مقایسه گردیده است. در این رابطه، مدل دوفازی mixture و مدل آشفتگی k-? با زیر شاخه realizable استفاده شد هاست. این مقایسه، نشان دهنده انطباق قابل قبول نتایج مدل فیزیکی و مدل عددی می باشد. بخشی از مشخصات هیدرولیکی که در طراحی سرریزهای پلکانی مد نظر طراحان است، از جمله پروفیل سرعت از لبه پله تا سطح آب، نقطه شروع هوادهی و میزان استهلاک انرژی در انتهای هر پله و انتهای سرریز، در هر دو هندسه در این مطالعه بررسی گردیده اند و نشان داده شده که به ازای افزایش ارتفاع پله ها علاوه بر افزایش نرخ استهلاک انرژی نقطه شروع هوادهی به سمت بالادست میل می کند. سپس به مقایسه نتایج مدل های فیزیکی با مدل عددی تهیه شده، پرداخته شده است و نتایج مربوط به توزیع فشار نیز برای هندسه ها، دبی ها و پله های مختلف مورد مقایسه قرار گرفته است و بحرانی ترین پله و مختصات نقطه بحرانی در این پله ها به دست آمده است. به طوری که حداکثر فشار در 65/0 طول پله اول و حداقل فشار منفی در 9/0 ارتفاع آخرین پله رویت شده است. در ادامه به اثر زبری های مختلف بر سرعت، میزان استهلاک و نقطه شروع هوادهی پرداخته شده و نشان داده شده که حضور زبری باعث افزایش سرعت و انتقال نقطه شروع هوادهی به سمت پایین دست جریان ( هر چند ناچیز) می شود.