بررسی فشارهای هیدرودینامیکی وارد بر کف حوضچه استغراق

سرریزهای آزاد به عنوان خروجی سدها مورد استفاده فراوان دارند. این سازه ها باعث ایجاد جتهایی با سرعت بالا می شوند که دارای انرژی تخریبی بسیار قابل توجهی برای فرسایش و تخریب پی و تکیه گاههای سد می باشند. اگر این انرژی به میزان کافی مستهلک نشود با ایجاد فرسایش ممکن است پایداری سد را به خطر انداخته و موجب بروز مشکلات امنیت سازه ای گردد. حوضچه های استغراق یکی از انواع سازه های مستهلک کننده انرژی جت های ریزشی درپایین دست سدها می باشند که با تشکیل بالشتکی از آب در هنگام سقوط جت به داخل حوضچه و ایجاد جریان آشفته نوسانی، انرژی مازاد جریان را مستهلک می کنند، که این امر با پدیدار شدن فشارهای هیدرودینامیکی قابل توجهی به کف و دیواره های حوضچه همراه می باشد. با توجه به آنکه در تعیین عمق آبشستگی (در حوضچه طبیعی) و همچنین طراحی دال کف و دیواره (در حوضچه مصنوعی) فشارهای هیدرودینامیک از عوامل موثر می باشد، بررسی رفتار جت در حوضچه استغراق بسیار حایز اهمیت است. بدین منظور در این تحقیق از طریق دینامیک سیالات محاسباتی در قالب روش حجم محدود بکار رفته در نرم افزار فلوئنت، میدان جریان در حوضچه استغراق با حل معادلات پیوستگی و ناویراستوکس شبیه سازی شده و جهت محاسبه سطح آزاد از مدل حجم سیال (vof) شامل جریان دو فازی آب و هوا استفاده گردیده است. همچنین برای در نظر گرفتن آشفتگیهای جریان مدل k-? بکار گرفته شده است. پارامترهای جریان از قبیل پروفیل میدان جریان، سرعت و فشار ناشی از برخورد جت های دایره ای تحت اثر عواملی چون دبی، ابعاد نازل دایره ای و عمق آب در حوضچه، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین ترتیب توزیع فشار وارد بر کف و ضریب فشار دینامیکی میانگین برای حالتهای مختلف به دست می آید که نشان دهنده افزایش فشار با کاهش عمق حوضچه و افزایش قطر جت ریزشی است. برای تایید نتایج مدل عددی، این نتایج با نتایج حاصل از مدل آزمایشگاهی حوضچه استغراق مقایسه شده اند که بیانگر دقت خوب مدل عددی است.