بررسی عددی جریان در سرریزهای پلکانی و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی

Abstract

سرریزهای پلکانی کاربردهای زیادی در ساختمان سدها، مهندسی رودخانه و حفاظت خاک دارند. استهلاک انرژی جریان عبوری از روی چنین سازه­ای به ­علت وجود پله­های متعدد زیاد بوده و در نتیجه هزینه­های ساخت حوضچه­های آرامش کاهش می­یابد. از سوی دیگر، امروزه مدل­های عددی، روش­های جدیدی برای تجزیه‌وتحلیل جریان هستند. از اهداف این پژوهش نیز بررسی عددی عبور جریان از روی سرریز پلکانی و محاسبه افت انرژی ناشی از آن هست. همچنین در این تحقیق تغییرات بردارهای سرعت و تنش برشی و فشار در حین عبور از هر پله موردبررسی و مقایسه قرار گرفته است. برای این منظور مدل­ فیزیکی از سرریز پلکانی با نسبت شیب 1:2 (افقی : عمودی) ساخته‌شده و با 10 دبی مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. شبیه ­سازی عددی نیز با استفاده از نرم­افزار فلوئنت و مدل آشفتگی RNG k-ε ، تحت شرایط مذکور انجام گرفته و نتایج حاصل از مدل عددی با داده­های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان ­داد که مدل عددی با خطایی حدود 3% تطابق خوبی با مدل فیزیکی دارد و می­توان به نتایج حاصل از آن در پیش­بینی جریان­های چرخشی و پیچیده در سرریزهای پلکانی اعتماد نمود.