بررسی تاثیر هندسه و موقعیت زائده بر روی محدوده هوادهی سرریزهای پلکانی در جریان غیرریزشی

سرریزهای پلکانی از جمله موثرترین ساختمان های هیدرولیکی جهت مستهلک نمودن انرژی مازاد جریان آب هستند. این سازه ها جهت انتقال آب از تراز بالا به تراز پایین در مجاری روباز بکار می روند. بدلیل تأثیر قابل ملاحظه پله ها بر استهلاک انرژی جریان ونیز پیشرفتهای حاصل در ساخت و اجرای سدهای بتن غلطکی rcc ،سازه های مذکور مورد توجه خاص مهندسان هیدرولیک قرار گرفته است. در این تحقیق با هدف بررسی محل هواگیری طبیعی در جریان غیر ریزشی،ازمدل (فیزیکی وریاضی) باانتخاب سه شیب اوجی در پائین دست تاج downstream face)) استفاده گردید. لذادر قسمت اوجی بعداز سهمی تاج استانداردو قبل ازشروع پله ها، ازسه شیب مختلفz=1,z= 0/9, z=0/7 (افقی:عمودی) استفاده شد.همچنین ازدومدل پرتاب کننده(دفلکتور)تیپiii,ii باتوجه به محل استقراراستفاده گردید.هرتیپ دفلکتوردرسه شیب(1:5و1:7و1:9)ازجنس چوب که به روغن جلای آغشته شده وبارنگ ضدآب نیزپوشش داده شده بودندطراحی واستفاده گردیدند.(دراین تحقیق جمعا"105آزمایش برروی مدلها صورت گرفت) درمدلهای فیزیکی با شیب اوجی یکسان،پارامترمتغیر تیپ دفلکتوربوده است. سپس مدلها درفلوم آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهیدچمران نصب شد. آزمایشات به ازاء 5 دبی مختلف در واحد عرض ( با دامنه 036/0 الی 072/0 مترمربع بر ثانیه ) انجام پذیرفت. مشاهدات نشان می دهد هنگام عبور جریان از روی تاج،تا فاصله خاصی از تاج مذکور هواگیری در سطح آب صورت می گیرد.همچنین هندسه پائین دست تاج اوجی باعث تغییر در هیدرولیک جریان و منجر به تغییردرتوسعه لایه مرزی بدلیل مختلف ایجاد شده میگردد. ملاحظه گردید که در حالت بدون دفلکتور، اوجی z=1 در مقایسه با دیگر شیبها، عملکرد مناسبتری را از نظر هیدرولیکی نشان می دهد و طول نقطه هواگیری کمتری را ایجاد می نماید.بطوریکه با افزایش شیب اوجی در پایین دست تاج، طول ( ) در اوجی 7/0 z= معادل 3/33% و اوجی 9/0 z= معادل65/14% بیشتراز اوجیz=1 رشد داشته است، همچنین با افزایش شیب اوجی در پایین دست تاج، عمق آب(yi)در اوجی 7/0 z= معادل44/16% و اوجی 9/0 z= معادل1/7% کمتراز اوجیz=1 رشد داشته است. همچنین ملاحظه گردید که نصب پرتاب کننده با شیب 1:7درمحل ارتفاع اولین پله (تیپ ii) در شیب اوجی 7/0 z= (مدلmiia) باکاهش طول نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل02/26درصدوافزایش عمق نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل8/22درصدوهمچنین نصب پرتاب کننده با شیب 1:9 درمحل ارتفاع اولین پله (تیپ ii)در شیب اوجی z=0/7باکاهش طول نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل59/10درصدوافزایش عمق نقطه شروع هواگیری طبیعی معادل75/24درصدشرایط مطلوب بهره برداری رانسبت به مدلهای مورد تحقیق تامین میکندوبه عنوان گزینه پیشنهادی معرفی میگردد. دربخش مدل ریاضی،نرم افزار flow3d برای شبیه سازی هندسه سرریز پلکانی بکار گرفته شدکه مقایسه مقادیر مشاهداتی با مقادیر پیش بینی شده توسط flow3d موافقت خوبی نشان می دهد.نهایتا نشان داده شده است که flow3d قادر است هیدرولیک جریان درسرریز پلکانی در شرایط جریان غیرریزشی را بخوبی شبیه سازی نما ید.