ارزیابی اثرات هندسه سرریز پلکانی در میزان استهلاک انرژی جریان عبوری با استفاده از سیستم استنتاج فازی

Abstract

از مشخصه­های بارز در عملکرد سرریز پلکانی، قابل ملاحظه بودن استهلاک انرژی در طول آن در مقایسه با انواع سرریزهای دیگر می­باشد. با توجه به این ویژگی، کوشش جهت کسب دیدگاهی دقیق­تر در ارتباط با پارامتر استهلاک انرژی و نهایتاً افزایش مقدار آن، محور اکثر تحقیقات مربوط به این نوع از سرریزها بوده است. در این مطالعه جهت ارزیابی تأثیر پارامتر­هایی چون عمق بحرانی (<em>y_c</em>)، تعداد پله­ها (<em>N</em>) و شیب کف پله­ها (<em>a</em>)، با ثابت در نظر گرفتن نسبت طول و ارتفاع کلی سرریز، از مدل نرم­افزار Flow-3D به عنوان یک نرم­افزار قوی در تحلیل میدان جریان، استفاده گردیده است. به منظور صحت­سنجی عملکرد مدل عددی مربوطه در تخمین پارامتر استهلاک انرژی نیز یک مدل فیزیکی سرریز پلکانی در یک کانال جریان آزمایشگاهی مورد آزمایش قرار گرفته و با استفاده از سیستم پردازش تصویر، تغییرات پروفیل سطح جریان ارزیابی شده است. نتایج حاصل نشان می­دهند که با افزایش مقدار دبی، میزان استهلاک انرژی کمتری حاصل می­شود. تعداد پلکان و شیب معکوس روی پله­ها نیز از جمله عوامل دیگری هستند که بر میزان استهلاک انرژی تأثیر می­گذارند. با افزایش تعداد پلکان و شیب معکوس روی هر پله، استهلاک انرژی بیشتر می­شود. به طوری که در مدل 4 پله­ای و با شیب ثابت 4 درجه، تغییرات دبی از 03/0 به 08/0 متر مکعب بر ثانیه، باعث کاهش میزان استهلاک انرژی به اندازه 5/1% گشته در حالی که در دبی ثابت 03/0 متر مکعب بر ثانیه، تغییر حالت پله از شیب صفر به شیب 4 درجه موجب افزایش استهلاک انرژی به میزان 9/0% گردیده است. نهایتاً، نظر به اهمیت روز افزون محاسبات نرم در مطالعه مسائل عملی، به ارزیابی پارامتر استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی با استفاده از سیستم استنتاج فازی پرداخته و اقدام به تهیه یک مدل سیستم استنتاج فازی بر اساس شرایط موجود شده است. مشاهده می­گردد که نتایج حاصل از سیستم استنتاج فازی با مقادیر پیش­بینی شده توسط مدل­سازی عددی و داده­های آزمایشگاهی دارای تطابق مناسبی است. ارزیابی نتایج حاصله، دلالت بر کارآئی مفهوم سیستم استنتاج فازی در محاسبه پارامتر استهلاک انرژی در سرریزهای پلکانی دارد.