بررسی عددی و آزمایشگاهی تغییرات فشار در سرریزهای پلکانی

عبور جریان از روی سرریز سدهای بلند در هنگام وقوع سیل یکی از مهمترین مسائلی است که میتواند برای آن خطر آفرین باشد. برای مقابله با این مشکل راه حل های گوناگونی از جمله استفاده از حوضچه های آرامش اندیشیده شده است. راه حل مناسب تر ، پراکنده نمودن انرژی جریان در حین عبور از روی شیب سرریز است. بدین منظور سرریز های پلکانی ساخته شده از بتن به عنوان یک راهکار موثر و مناسب شناخته شده اند. تاکنون بر اساس روابط تحلیلی و عددی، مطالعات اندکی جهت بررسی توزیع فشار استاتیک و دینامیک در سطح پله در سرریزهای پلکانی انجام و بعضا روابطی نیز در این مورد ارائه شده است. به کمک مدلهای فیزیکی می توان شرایط هندسی پیچیده را با دقت قابل قبولی شبیه سازی و با برقراری جریان های عبوری مختلف و اندازه گیری و ثبت توزیع فشار دینامیک و لحظه ای، استنباطی از توزیع فشار روی پله ها در طول سرریز سدها بدست آورد. اهمیت این تحقبق را میتوان در طراحی سازه ای ایمن و کاهش هرچه بیشتر اثرات تخریبی جریان بر سازه سرریز به جهت نیروهای دینامیک لحظه ای وارد بر کف پله ها در سرریز های پلکانی جستجو نمود. در این تحقیق در ابتدا به بررسی آزمایشگاهی توزیع فشار استاتیکی و دینامیکی بر روی 3 مدل سرریز با شیب و هندسه متفاوت (سیاه بیشه بالا، سیاه بیشه پائین و ژاوه) پرداخته شده و بر اساس نتایج به دست آمده از سرریزهای مذکور و همچنین نتایج 4 نوع سرریز دیگر مورد استفاده توسط سایر محققین رابطه ای جهت تعیین حداکثر فشار در وجه افقی هر پله ارائه شده است. در ادامه جهت بررسی تاثیر شیب و هندسه پله ها بر مقادیر و نوسانات فشار در کف پله ها، سد سیاه بیشه بالا توسط نرم افزار فلوئنت شبیه سازی و پس از صحت سنجی مدل بر اساس نتایج آزمایشگاهی ، 4 نوع شیب مختلف (? 46/9، ? 57/26،? 69/33 و ? 45)در دوحالت الف)ایجاد شیب مورد نظر با تغییر در عرض پله و ثابت ماندن ارتفاع پله ب) ایجاد شیب با تغییر در ارتفاع پله و ثابت ماندن عرض پله، بر روی مدل مذکور اعمال و در هر حالت نتایج استخراج و با حالتهای دیگر مقایسه گردیده است. به طور کلی مشاهده گردید که با افزایش شیب سرریز مقادیر فشار نیز افزایش می یابد.از سوی دیگر در شرایط هیدرولیکی مشابه و با شیب یکسان مشاهده شد که با افزایش تعداد پله ها(کاهش ابعاد پله) مقادیر فشار وارد بر کف پله کاهش می یابد.