بررسی میران افت انرزی جریان بر روی سرریز پلکانی با استفاده از ansys

: در دهه های اخیر شناخت تکنولوژی جدید ساخت سد ها با کاربرد مصالح بتن غلطکی (rcc) توسعه و توجه به سرریز پلکانی را به منظور استهلاک انرژی جریان بیشتر کرده است. با تحلیل و شناخت عملکرد هیدرولیکی جریان، تعیین میزان افت انرژی و طراحی مناسب سرریز میسر می گردد. امروزه روش های عددی ابزاری کارامد جهت پردازش پیچیدگی های جریان اغتشاشی می باشد. به همین سبب نرم افزار های تخصصی دینامیک سیالات محاسباتی cfd به وجود آمده اند که امکان استفاده از روش های عددی توسط محققین مهیا شده است. در این پژوهش مدل سازی جریان بر روی سرریز پلکانی با استفاده از روش عددی اجزاء محدود در محیط نرم افزار ansys صورت گرفته است. از آنجا که جریان بر روی سرریز آشفته است، جهت حل جریان های اغتشاشی مدل nke مورد استفاده قرار گرفته و برای تعیین سطح آزاد جریان روش vof به کار رفته است.در نهایت با استفاده از نتایج حاصل از مدل سازی جریان، پارامتر های هیدرولیکی و هندسی موثر بر استهلاک انرژی جریان بر روی سرریز های پلکانی از جمله دبی جریان، ارتفاع پله ها، تعداد پله ها، شیب سرریز مورد بررسی قرار می گیرند. در ادامه به دلیل توانایی این نرم افزار در تهیه پروفیل جریان بر روی سرریز به بررسی و تشخیص رژیم های جریان پرداخته شده است و نتایج حاصل از تحلیل با داده های آزمایشگاهی مقایسه می شود. نتایج حاصل از مدل سازی نشان می دهد که با افزایش دبی جریان در تمام تعداد پله ها از میزان افت انرژی نسبی در طول سرریز کاسته می شود. همچنین با افزایش زیاد تعداد پله ها بر روی سرریز میزان افت انرژی نسبی کاهش می یابد. زیرا با افزایش تعداد پله ها و کاهش ارتفاع پله در واقع اندازه گردابه های درون پله ها کاهش می یابد و پله ها به طور کامل در زیر جریان رویه ای مستغرق می گردد. با بررسی تاثیر شیب سرریز بر افت انرژی مشخص گردید که با افزایش شیب سرریز، حداکثر افت انرژی افزایش می یابد. نتایج حاصل از تحلیل عددی و آزمایشگاهی دارای ضریب همبستگی 876/0 می باشد. و شیب خط رگرسیون در این رابطه برابر با 157/1 می باشد. در حالی که ضریب همبستگی و شیب خط رگرسیون میان رابطه چانسون و نتایج آزمایشگاهی به ترتیب برابر با 842/0 و 493/1 می باشد. روش عددی دقت بالاتری نسبت به رابطه تجربی چانسون دارا می باشد. این میزان معادل 57/60 درصد تخمین زده شده این میانگین برای داده های آزمایشگاهی 56/53 درصد اندازه گیری شده است و میزان میانگین افت برای فرمول چانسون 3/78 درصد بدست آمده است. لذا اختلاف خروجی نرم افزار نسبت به داده های آزمایشگاهی برابر با 2/11 درصد و اختلاف فرمول چانسون با داده های آزمایشگاهی برابر با 84/35 درصد براورد شده است.