سرریزهای پلکانی به خاطر تاثیر قابل توجه آنها بر استهلاک انرژی جریان و به جهت قابلیت تطبیق ساخت آن با تکنولوژی بتن کوبیده دارای اهمیت زیادی هستند. در طراحی این سرریزها معمولا از مدل فیزیکی استفاده می¬شود که مستلزم صرف هزینه و زمان زیاد می¬باشد. از طرفی توسعه کامپیوترهای با سرعت بالا راه را برای انجام فعالیت در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی هموار کرده است و با استفاده از آن می¬توان از صرف هزینه و زمان زیاد جلوگیری نمود.در این تحقیق از نتایج آزمایشات بر روی مدل فیزیکی بدست آمده توسط چانسون و همکاران(2001) جهت شبیه¬سازی جریان بر سرریزهای پلکانی استفاده شده است. مدل cfd مورد استفاده نیز مدل کامپیوتری fluent می¬باشد. رژیم¬های جریان رویه¬ای و بینابینی برای این سرریز مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای مدل شده شامل عمق مشخصه، سرعت مشخصه و سرعت جریان آب زلال و غلظت متوسط حباب هوا بودند. مدل¬های جریان چند فازی حجم سیال، اختلاط و اولرین و همچنین مدل¬های تلاطم k-ε و les و k-ω و rsm به صورت دو بعدی و سه بعدی به همراه الگوریتم¬های حل همزمان فشار – سرعت piso وsimple مورد استفاده قرار گرفتند.از بین مدل¬های جریان چند فازی، مدل اختلاط و از بین مدل¬های تلاطم، مدل rng k-ε بهترین جواب را نشان دادند. نتایج بدست آمده، برای رژیم رویه ای جهت برآورد پارامترهای طراحی با در نظر گرفتن اختلاط حباب هوا مناسب¬تر و برای رژیم جریان بینابینی ضعیف است.

آبشستگی موضعی اطراف پایه¬های پل یکی از عوامل تهدید کننده پایداری آنها محسوب می¬شود. در اثر آبشستگی حفره¬ای در اطراف پایه¬های پل ایجاد می¬شود که ممکن است پل واژگون گردد. در این تحقیق تعریفی برای زمان تعادل عمق آبشستگی ارائه شد و سپس با تعاریفی که محققین برای آن مطرح نموده¬اند مقایسه گردید. نتایج حاصل نشان داد که تعاریف محققین، زمان تعادل عمق آبشستگی را غالبا بسیار کوچک بیان می¬کنند. هم¬چنین با استفاده از تعریف مطرح شده برای زمان تعادل، رابطه¬ای به¬منظور محاسبه زمان تعادل عمق آبشستگی ارائه گردید. برای کاهش عمق آبشستگی اطراف پایه پل از طوق مستطیلی استفاده گردید. با انجام آزمایش¬های متعدد ابعاد مناسب طوق برای کاهش عمق حفره آبشستگی برآورد گردید. هم¬چنین محل مناسب نصب طوق در روی بستر و یا کمی پایین¬تر از آن بدست آمد. نتایج حاصل نشان داد که هرگاه ضخامت طوق، طول طوق در بالادست نسبت به بدنه پایه، طول طوق در پایین¬دست نسبت به بدنه پایه و عرض طوق به¬ترتیب 0/05 ، 0/92 ، 1/42 و 3 برابر قطر پایه پل باشند، آبشستگی در اطراف پایه ایجاد نمی¬گردد. پروفیل سطح آب و توزیع سرعت در اطراف پایه پل طوق¬دار و بدون طوق با استفاده از مدل¬های آشفتگی شبیه¬سازی شد و هم¬خوانی مناسبی را با نتایج تجربی نشان داد. نتایج نشان داد که طوق، پروفیل سطح آب در اطراف پایه پل را تغییر نمی¬دهد. هم¬چنین نتایج شبیه¬سازی نشان داد که بکارگیری طوق در پایه پل علاوه بر کاهش سرعت، جهت آن را نیز غالبا به سمت بالا تغییر می¬دهد که در کاهش آبشستگی اطراف پایه پل موثر است.

چکیده ندارد.