بررسی بهبود عملکرد هیدرولیکی پرتابه های جامی شکل سرریزهای بلند بوسیله شبیه سازی عددی (مطالعه ی موردی سازه پایانه ی یک سرریز)

سرریز به عنوان یکی از مهمترین سازه های هیدرولیکی وابسته سدها، جریان سیلاب ورودی به مخزن سد را در مواقع تکمیل ظرفیت آن، با ایمنی کافی به پایین دست انتقال می دهد. به منظور استهلاک انرژی جریان خروجی از سرریز و ممانعت از تخریب پایین دست، سازه پایانه در انتهای سرریز مورد استفاده قرار می گیرد. پرتابه های جامی شکل بعنوان یکی از انواع مستهلک کننده های انرژی، با پرتاب جریان به فاصله ای دور از پای سرریز که با برخورد جریان آب با هوا و نهایتاً برخورد با پایاب رودخانه همراه است، انرژی جریان را مستهلک می کنند. برای کاهش هزینه های بالای ساخت سرریز، استفاده از سرریز با دیواره های همگرا راهکاری موثر و مقرون به صرفه ای می باشد. طراحی بهینه سازه پایانه با عملکرد موثر آن در استهلاک انرژی جریان خروجی بالاخص در سرریز سدهای بلند از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مطالعه جریان سه بعدی عبوری از سرریز سد گاوشان به صورت عددی مدلسازی شده و به کمک نرم افزار flow-3d و مدل آشفتگی rng میدان جریان مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه سازی سطح آزاد جریان از روش vof استفاده شده است. همچنین تاثیر همگرایی دیواره های سرریز سد گاوشان بر روی مشخصات جریان روی سرریز و پرتابه جامی شکل آن برای زوایای تنگ-شدگی 0، 1، 2 ، 5/2 و3 درجه و دبی های 600، 950 و 1350 متر مکعب برثانیه در نظر گرفته شده است. علاوه بر آن عملکرد هیدرولیکی پرتابه جامی شکل با تغییر دادن پارامترهای موثر بر آن از جمله شعاع های انحناء12، 16، 20، 24 و 28 متر و زوایای 25، 30، 35 و 40 درجه برای لبه جام مورد ارزیابی قرار گرفته است. مقایسه نتایج مدل عددی با داده های آزمایشگاهی نشان می دهد که این مدل قابلیت پیش بینی الگوی سه بعدی جریان با دقت مناسبی را داراست. در اثر جمع شدگی دیواره ها، یکسری موج های ضربدری در طول سرریز ایجاد می شود که باعث افزایش پروفیل سطح آب در نزدیکی دیواره ها می گردد. ارتفاع این موج ها با افزایش جمع شدگی سرریز بیشتر می شود. همچنین باعث افزایش عمق، سرعت جریان و فشار متوسط روی بستر پرتاب کننده جامی شکل می شود. در بررسی تغییر هندسه جام پرتابی نیز نتایج نشان دهنده عملکرد بهتر زاویه 30 درجه برای لبه جام و شعاعهای انحناء مابین 10 تا 14برابر عمق جریان ورودی به جام می باشد.