شبیه سازی سه بعدی جریان روی سرریزهای جانبی منقاری (labyrinth weir) با استفاده از نرم افزار fluent و تعیین پارامترهای موثر در ضریب تخلیه سرریز

سرریز جانبی یکی از متداول ترین سازه های هیدرولیکی است که به عنوان یک سازه انحراف جریان در رودخانه ها، کانال های آبی و زهکشی و سیستم جمع آوری فاضلاب شهری مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین این سرریزها معمولاً در دهانه های آبگیر و نیز به عنوان سازه حفاظتی در بالادست سیفون های معکوس، زیر گذر جاده ها و تصفیه خانه ها مورد استفاده قرار می گیرند. سرریز های منقاری نوعی از سرریزهای جانبی است، که به دلیل افزایش طول موثر آن دارای ضریب تخلیه بیشتری نسبت به سرریزهای معمولی می باشند. خصوصیات جریان پیرامون این سازه علیرغم پیچیدگی، عمدتاً به صورت آزمایشگاهی مورد پژوهش قرار گرفته است. در این تحقیق جریان پیرامون یک سرریز جانبی منقاری (کنگره ای) با استفاده از نرم افزار fluent به صورت سه بعدی با تعداد شبکه محاسباتی متفاوت و مدل آرام و متلاطم، با انواع شرایط مرزی و هندسه جریان، شبیه سازی شد و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. مدل با شرایط بدون کانال جانبی، شرط مرزی سرعت ورودی ، و شرط مرزی خروجی فشار صفر بر روی یک سرریز انتهایی مستطیلی لبه تیز در انتهای کانال اصلی، بهترین حالت را دارا می باشد. هر دو مدل آرام و متلاطم جواب های خوبی را نشان دادند. نتایج حاکی از آن است که، تطابق خوبی میان داده های آزمایشگاهی و شبیه سازی شده وجود دارد. از جمله مزایای شبیه سازی عددی، کاهش هزینه های آزمایشگاهی، تعیین اطلاعات جریان در هر نقطه از هندسه ی جریان، نداشتن محدودیت های آزمایشگاهی و از بین رفتن خطاهای آزمایشگاهی، می باشد. سطح آب و دبی خروجی از روی سرریز جانبی منقاری با سه زاویه رأس متفاوت (45، 60 و 90 درجه) شبیه سازی شده و با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه گردید. همچنین تأثیر پارامتر l/b با تغییر در عرض کانال بدست آمد و بیشترین ضریب تخلیه سرریز در l/b=1 بدست آمد. در این شبیه سازی ضریب تخلیه سرریز جانبی منقاری 44/1 تا 96/1 برابر سرریز جانبی مستطیلی لبه تیز شبیه سازی شده در شرایط یکسان می باشد. کمترین و بیشترین خطای نسبی در برآورد عمق های بالادست و پایین سرریزها به ترتیب برابر 4/0 و 3/7 درصد می باشد همچنین کمترین و بیشترین خطای نسبی در برآورد دبی خروجی از روی سرریز جانبی به ترتیب برابر 3/0 و 4/36 درصد بدست آمد. همچنین روابطی برای تخمین ضریب تخلیه سرریز جانبی منقاری ارائه گردید و در انتها تحلیل گرافیکی تغییرات سرعت پیرامون سرریزهای جانبی ارائه گردید.