بررسی تاثیر پایه بر شکل گیری جریان بالی شکل در سرریزهای شوت

سرریز ها از مهم ترین و حساس ترین بخش در سازه سدها می باشند که وظیفه تخلیه دریاچه سد درمواقع اضطراری و سیلابی را بر عهده دارند. با وجود اینکه مطالعات زیادی برای شناخت مشخصات جریان بر روی سرریزها انجام شده است، اما اطلاعات اندکی در مورد جریان فوق بحرانی پایین دست پایه های مستقر روی سرریز شوت و اثر پایه دریچه بر آن موجود است. دراثر برخورد جریان و پایه های دریچه های مستقر در سرریز، جریان فوق بحرانی موجی، شکل می گیرد که به آن جریان بالی شکل یا دم خروسی می گویند. حاصل این جریان فوق بحرانی برروی سرریز مورد بررسی، سه موج عرضی است که اولی پایین دست پایه، دومی وسط سرریز و سومی روی دیوار سرریز شکل می گیرد .این پدیده، میدان جریان پایین دست را تحت تاثیر قرار داده و شرایط نامتعادل هیدرولیکی روی سرریز را باعث می شود. بررسی های انجام شده نشان می دهد که ارتفاع امواج روی دیواره شوت می تواند به بیش از 2 برابر عمق متوسط آب رسیده و از دیواره سرریز خارج شود. بنابراین ارتفاع امواج روی دیواره، طرح دیوارهای کناری شوت را تحت تاثیر قرار داده و از این لحاظ پروفیل امواج بالی شکل روی دیواره نیز اهمیت می یابد. در تحقیق حاضر به صورت آزمایشگاهی و عددی به بررسی تاثیر پایه دریچه بر میدان جریان بالی شکل پرداخته شد. بررسی-های آزمایشگاهی بر روی مدل فیزیکی سرریز سد خیرآباد خوزستان که در موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو ساخته شده است، انجام گرفته است و ملاحظه شد عدد فرود جریان و بازشدگی دریچه ها تاثیر قابل ملاحظه ای بر این امواج دارند. در بررسی آزمایشگاهی هیـدرولیک جریان و عملکرد بازشدگی دریـچه های مخـتلف سرریز شوت به صورت متقارن و با درصد بازشدگی مختلف بر نحوه شکل گیری امواج بالی شکل روی سرریز ارائه شده است. مشخصه های جریان اعم از مقاطع عرضی و طولی، فشار پیزومتریک، ضریب نوسانات فشار دینامیکی برای امواج فوق در حالات بازشدگی مختلف دریچه های سرریز و با درصد بازشدگی متفاوت بررسی شده است. سپس مدل هیدرولیکی سرریز خیرآباد در نرم افزار flow-3d شبیه سازی شد و پس از صحت سنجی با ازای هندسه های مختلف پایه، شرایط میدان جریان شبیه سازی شد و مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. در نهایت هندسه ای بهینه برای پایه سرریز ارائه شد. همچنین بررسی عملکرد مختلف دریچه ها به صورت شبیه سازی عددی نیز مورد بررسی قرار گرفت و خیزاب هریک از امواج سه-گانه ی معرفی شده در دو عدد فرود بررسی شد و نشان داده شد که خیزاب امواج تابعی از عملکرد دریچه ها و عدد فرود ورودی به سرریز می باشد. در ادامه ی بررسیِ عددی، انرژی مستهلک شده بوسیله ی امواج بالی شکل مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که تعداد پایه و عدد فرود جریان ورودی به سرریز تأثیر مستقیم بر افزایش درصد استهلاک انرژی جریان دارند. همچنین نشان داده شد سهم موج 1 در درصد استهلاک انرژی بیشتر از دو موج دیگر می باشد.