مدل سازی الگوی جریان در سرریزهای پلکانی با نرم افزار flow-3d

مدل های فیزیکی بدلیل پیچیدگی جریان و همچنین تاثیرات ناشی از مقیاس، به تنهایی قادر به ارائه درک روشنی از فیزیک حاکم بر این نوع مسائل نمی باشند و برای داشتن درک بهتر از فیزیک حاکم بر مسئله، لازم است این نوع جریانهای پیچیده بصورت عددی در کنار مطالعات آزمایشگاهی بررسی شوند. سرریز یکی از سازه های هیدرولیکی وابسته سد برای کنترل سطح آب مخزن و تخلیه سیلاب است. هدف اصلی در تحقیق حاضر، شبیه سازی عددی جریان بر روی سرریز پلکانی با استفاده از مدل ریاضی flow-3d بوده و دراین راستا سرریز پلکانی سد ژاوه مورد بررسی قرار گرفت. رودخانه سیروان طویل ترین رودخانه استان کردستان می باشد. شعبات این رودخانه به منزله شریان های حیات بخش استان کردستان محسوب می شود. سد مخزنی ژاوه در 35 کیلومتری جنوب شهرستان سنندج بر رودخانه ژاوه در محل تلاقی رودخانه گاورود و قشلاق قرار دارد. مدل فیزیکی سرریز سد مخزنی ژاوه با مقیاس 1:25 در موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو ساخته شده است. برای واسنجی و تایید مدل عددی flow-3d از داده های مدل هیدرولیکی سرریز سد ژاوه استفاده شده است. ساختار جریان بر روی سرریز برای سه بده جریان کم آبی، متوسط و پر آبی (معادل 515 ، 970 و 1579 مترمکعب بر ثانیه) ارزیابی شد. هندسه سه بعدی سرریز با استفاده ازautocad شبیه سازی شد. شبکه محاسبات عددی در 3 اندازه شبکه 0/6 ، 0/4 و0/2 متر ارزیابی گردید. شبکه سه بعدی (91/8×55×141/33) با اندازه 0/2 متر مناسب ترین بوده است. برای شرط مرزی ورودی، فشار ثابت با ارتفاع آب مشخص؛ شرط مرزی خروجی، outflow و بقیه مرزها، تقارن استفاده شده است. دو مدل تلاطم rng و k- ε مورد بررسی قرار گرفت، که مدل rng مدل تلاطم مناسب تر بود. شبیه سازی جریان روی سرریز با 21 آزمون برای بدون پایه، 14 آزمون برای حالت با پایه روی سرریز، و 7 آزمون برای سناریو جدید تعیین نقطه شروع هوادهی سرریز بررسی شد. زمان شبیه سازی برای بده های بیشتر جریان 200 ثانیه و برای بده های کمتر 150 ثانیه بوده است. مقایسه نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی مدل فیزیکی نشان می دهد که این مدل قابلیت پیش بینی الگوی سه بعدی جریان بر روی سرریز پلکانی را دارد.