بررسی عددی و آزمایشگاهی اثر هندسه پله ها بر جریان روی یک سرریز پلکانی در کانال روباز

نوع مقاله : مقاله کوتاه

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

یکی از راهکارهای موثر برای اتلاف انرژی در سازه های هیدرولیکی مانند سرریز ها ایجاد سرریز پلکانی است. دراین مقاله ویژگی های الگوی جریان سطح آزاد برروی سرریز پلکانی برای 8 هندسه مختلف پله در یک کانال مستطیلی بررسی شده است. برای این منظور نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی با هم مقایسه شده است. از روش حجم سیال(VOF) برای مدلسازی سطح آزاد استفاده شده است. نتایج مدلهای آشفتگی k-ϵ استاندارد، k-ϵ RNG، k-ϵ Realizable، k-ω استاندارد وk-ω SST با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده است. با مقایسه پروفیل سطح آزاد آب و مقدار اتلاف انرژی به دست آمده از شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی، این نتیجه حاصل شد که مدل k-ω SST به نتایج آزمایشها نزدیک تر است. کارکرد این مدل در تعیین اتلاف انرژی و وضعیت سطح آزاد آب در پنج دبی مختلف بررسی شده است و بهترین هندسه، پله شیبدار می باشد که در دبی یکسان دارای بیشترین اتلاف انرژی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]    Ahadin J., Agha Majidi R., Investigation of Geometric Effect of Steps on Energy Dissipation on Stepped Spillway, Ambient Journal, Vol. 2, No. 2, pp. 491-503, 2014.
[2]    Mohammad Rezapour Tabari M., Tavakoli S., Effect of Stepped Spillway Geometry on Flow Pattern and Energy Dissipation, Arabian Journal for Science and Engineering, Vol. 41, pp. 1215-1224, 2016.
[3]    Abdel Aal G.M., Sobeah M., Helal E., El-Fooly M., Improving Energy Dissipation on Stepped Spillways Using Breakers, Ain Shams Engineers Journal, Vol. 9, N0. 4, pp. 1887-1896, 2018.
[4]    Zhi-Yong D., Hun-Wei L. J., Numerical Simulation of Skimming Flow Over Mild Stepped Channel, Journal of Hydrodynamics, Vol. 18, No.3, pp. 367-371, 2006.
[5]    Morovati K., Eghbalzadeh A., Soori S., Numerical Study of Dissipation of Pooled Stepped Spillways, Civil Engineering Journal, Vol. 2, No. 5, pp. 208-220, 2016.
[6]    Shahheydari, H., Nodoshan, E.J., Barati, R., Azhdary Moghadam M., Discharge coefficient and energy dissipation over stepped spillway under skimming flow regime, KSCE Journal of Civil Engineering, Vol. 19, pp. 1174–1182, 2015.
[7]    Eghbalzadeh A., Javan M., Comparison of Mixture and VOF Models for Numerical Simulation of Air-entrainment in Skimming Flow over Stepped Spillways, 2012 International Conference on Modern Hydraulic Engineering, Procedia Engineering, No. 28, pp. 657-660, 2012.
[8]    Otun J. A., Munta S., Adie D. B., Modelling Flow over Stepped Spillway with Varying Chute Geometry, Nigerian Journal of Technology, Vol. 31, No. 2, pp. 206-212, 2012.
[9]    Musavi-Jahromi H., Bina M., Salmasi F., Physical and Numerical Modeling of the Nappe Flow in the Stepped Spillways, Journal of Applied Sciences, Vol. 8, No. 9, pp. 1720-1725, 2008.
[10]  سعیدی آ.، قوشچی ا. ، رفعی ر.، بررسی عددی و آزمایشگاهی جریان تدریجاً متغیر و سریعاً متغیر برروی یک بستر شیب دار گوه ای شکل در کانال روباز، مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 47، ش. 4، ص. 135-142، 1396.
[11] Fluent 6.3.26, User’s Guide, Fluent Inc., 2006.