مدل تحلیلی برای افت انرژی در سرریزهای پلکانی در حالت جریان رویه ای

کاربرد سرریزهای پلکانی به حدود 3500 سال پیش برمی گردد. سرریزهای پلکانی از جمله سازه های هیدرولیکی هستند که به جهت ظرفیت بالای آنها در استهلاک انرژی، مورد توجه طراحان است و در چند دهه ی اخیر به یکی از روشهای متداول جهت تخلیه ی سیلاب ها تبدیل شده است. توسعه‎ی مصالح ساختمانی جدید نظیر بتن متراکم غلطکی موجب تمایل بیشتر به استفاده از سرریزهای پلکانی شده است. ساخت سرریزهای پله ای با روش های قالب لغزنده و بتن ریزی غلطکی متراکم سازگاری بیشتری دارد. پله ها به نحو کاملاً چشم گیری می توانند شدت استهلاک انرژی در سطح سرریز را افزایش داده، اندازه و هزینه سازه های مستهلک کننده-ی انرژی در پایین دست نظیر حوضچه ی آرامش را کاهش دهند. مکانیسم جریان از روی سرریز پلکانی پیچیده بوده و مطالعات زیادی در این مورد صورت گرفته است. مشاهدات تجربی محققین سه رژیم جریان متفاوت از لحاظ مکانیزم استهلاک انرژی به نام های ریزشی، رویه ای (غیر ریزشی) و تبدیلی (انتقالی) را ارایه می دهد. در زمینه ی برآورد میزان افت انرژی،کارهای آزمایشگاهی گسترده ای در سراسر دنیا در حال انجام است. چمنی، راجاراتنام و بیرامی (2008) برای تخمین افت انرژی در یک شیب شکن عمودی، بر پایه ی شبیه سازی جریان عبوری از روی شیب شکن و مدل جت آزاد سطحی، مدلی را با استفاده از تئوری های لایه ی برشی جت و جریان توسعه یافته ی جت ارایه کردند. در این پایان نامه ابتدا با استفاده از مدل فوق و با توجه به روابط و شباهت هایی که بین سرریز پلکانی و شیب شکن عمودی و نیز تئوری جت آشفته وجود دارد، مدل هایی برای ارزیابی افت نسبی انرژی در سرریزهای پلکانی در حالت جریان رویه-ای ارایه می شود و سپس مقایسه ی جامع و کاملی با نتایج آزمایشگاهی دیگر محققین، صورت می گیرد.