بررسی اثر تغییر طول سرریز جانبی واقع در کانال های U شکل بر سطح آزاد و الگوی جریان با استفاده از شبیه‌سازی عددی

Abstract

کانال­ های U شکل به همراه سرریز­های جانبی به‌عنوان مقطع مبدل کانال­ های مستطیلی به دایره­ای دریچه ­های آدم­رو (Manhole) در شبکه­های دفع فاضلاب شهری مورد استفاده مهندسان علم هیدرولیک قرار می­گیرند. در تحقیق حاضر، آشفتگی میدان جریان و تغییرات سطح آزاد واقع در کانال­های U شکل دارای سرریز جانبی با استفاده از مدل آشفتگی RNG k-ε و طرح VOF شبیه­سازی شده است. مقایسۀ بین نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می­دهد که مدل عددی تغییرات سطح آزاد جریان، ضریب دبی، انرژی مخصوص و مقادیر مختلف دبی گذرنده از روی سرریز جانبی با طول­ های مختلف را با دقت مناسبی شبیه­ سازی می­کند. اثر تغییر طول سرریز جانبی بر سطح آزاد و الگوی جریان واقع در کانال­ های U شکل نیز بررسی شده است. در بالادست سرریز جانبی تغییرات سطح آزاد جریان برای سرریز کوتاه­تر ناچیز و اثر آن قابل چشم ­پوشی است. برای سرریزهای جانبی با طول مختلف، مقدار سرعت عرضی از ابتدای سرریز تا وسط دهانۀ سرریز در حال افزایش است و با پیشروی به سوی انتهای پایین ­دست سرریز جانبی این سرعت با کاهش روبه­ رو م ی­شود. با افزایش طول سرریز جانبی، مقدار حداقل زاویۀ ریزشی جت جریان کاهش می­یابد. برای کانال­ های دارای سرریز جانبی با طول متفاوت، جریان ثانویۀ بعد از سرریز جانبی به ­وجود می­آید که سلول جریان ثانویه مذکور با پیشروی به سمت پایین ­دست کانال اصلی توسعه می­یابد. اختلاف انرژی مخصوص در بالادست و پایین­ دست سرریز جانبی برای سرریزهای جانبی کوتاه و بلند به­ ترتیب 18/1 و 94/2 درصد محاسبه شده است.