بررسي عددي و آزمايشگاهي تأثير المان‌هاي گوهاي شكل بر پارامترهاي هيدروليكي و استهلاك انرژي روي سرريز پلكاني در جريان رويه‌اي

سرريز پلكاني يك طرح هيدروليكي مقرون بصرفه جهت مستهلك نمودن انرژي جريان آب عبوري از روي سرريز است. بدليل وجود برخي محدوديت‌ها در سرريزهاي پلكاني، در اين تحقيق براي افزايش و بهبود اثربخشي استهلاك انرژي طرحي در نظر گرفته ‌شده ‌است. بدين منظور تأثير وجود المان‌هاي گوه‌اي شكل بر تغييرات سرعت و فشار روي پله، ارتفاع آب پايين‌دست سرريز و در نتيجه استهلاك انرژي روي سرريز پلكاني مورد بررسي قرار گرفته ‌است. در اين راستا ابتدا با استفاده از مدل عددي Flow-3D چندين شكل از المان‌هاي گوه‌اي شكل با تغيير در چيدمان گوه‌ها و تغيير در ميزان دبي مورد بررسي قرار گرفته و مدل مناسب از جنبه بيشترين استهلاك انرژي در آزمايشگاه ساخته و مورد مطالعه قرار گرفته ‌است. در آزمايشگاه 25 آزمايش بر روي 5 مدل فيزيكي، با تغيير در چيدمان گوه‌ها و دبي‌هاي متفاوت انجام گرديد و با سرريز پلكاني ساده (بدون المان گوه‌اي) مورد مقايسه قرار گرفت. نتايج عددي و آزمايشگاهي نشان مي‌دهد كه افزودن المان‌هاي گوه‌اي بر روي سرريز پلكاني موجب كاهش سرعت و كاهش ارتفاع آب در پايين دست سرريز به ترتيب تا حدود 80% و 30% و استهلاك انرژي روي سرريز پلكاني تا حدود 2.7 برابر افزايش يافته است. با ترسيم پروفيل‌هاي توزيع فشار در لبه قائم پله و روي كف پله ملاحظه شد كه فشار منفي روي كف پله به فشار مثبت تبديل شده و فشار منفي در مقطع قائم تا حدود 96% كاهش و فشار مثبت در مقطع قائم تا حدود 2 برابر افزايش مي‌يابد. همچنين با افزايش تراكم المان‌ها نتايجي كه موجب افزايش استهلاك انرژي مي‌شود چشمگيرتر است.