بررسي تغييرات زماني عمق آبشستگي در سازه مركب سرريز – دريچه با استفاده از مدل عددي FLOW-3D

Investigation of Temporal Variations of Scour Depth in Combined Weir-Gate Structure Using FLOW-3D Numerical Model

رفتار تركيبي جريان ريزشي از سرريز با جت خروجي از زير دريچه، شرايط متفاوتي را در پايين‌دست اين قبيل سازه‌ها ايجاد مي‌كند و باعث تغيير آبشستگي در پايين‌دست اين سازه‌ها مي‌شود براي حل اين مشكل مي‌توان سرريز و دريچه را باهم تركيب كرد و تشكيل سيستم هيدروليكي متمركزي بنام سرريز ‌-‌ دريچه ارائه كرد كه امكان انتقال مواد رسوبي از زير دريچه و مواد شناور از روي سرريز را فراهم ‌آورد. هندسه مدل پژوهش حاضر در نرم‌افزار FLOW-3D در كانال مستطيلي شكل با حالت بستر رسوبي و فرسايش‌پذير و در حالت عدم فشردگي جانبي ايجاد گرديد. مصالح بستر، ماسه غيرچسبنده و سيال مورد استفاده آب زلال و شيب كف كانال صفر درنظر گرفته شد. در اين پژوهش از دو مدل آشفتگي (LES) و مدل (RNG) و از 3 معادله نرخ انتقال بار بستر استفاده گرديد و بعد از صحت‌سنجي با داده‌هاي آزمايشگاهي مشاهده شد كه داده‌هاي مدل عددي با رابطه‌ي Van Rijn و با مدل آشفتگي LES با ضريب تعيين0.985= R2 و ميانگين خطاي مطلق0.107=RMSE برازش مناسب با داده‌هاي آزمايشگاهي دارد نتايج ارائه شده حاكي از اين است كه با افزايش عمق جريان بالادست، حداكثر عمق آبشستگي افزايش مي‌يابد. همچنين با افزايش ارتفاع سازه سرريز در يك بازشدگي ثابت دريچه، حداكثر عمق آبشستگي به دليل جت ريزشي افزايش مي‌يابد و با افزايش بازشدگي دريچه ارتفاع آب روي سازه كاهش مي‌يابد و همچنين جت خروجي از زير دريچه كاهش يافته و باعث مي‌شود عمق آبشستگي كاهش يابد. همچنين با افزايش ميزان دبي عبوري از روي سرريز و زير دريچه و ميزان ارتفاع آب بالادست، حداكثر عمق آبشستگي افزايش مي‌يابد.

The combined behavior of the overflow flow from the overflow with the outlet jet under the valve creates different conditions downstream of such structures and causes scouring downstream of these structures. To solve this problem, the overflow and the valve can be combined. an‎d formed a centralized hydraulic system called a weir-gate, which allowed the transfer of sediment from under the valve and floating material from the spill. The geometry of the present research model in FLOW-3D software was created in a rectangular channel with a sedimentary and erodible bed state and in a non-lateral compression state. Bed materials, non-stick sand and fluid used were considered as clear water and zero channel slope. In this study, two turbulence models (LES) and model (RNG) and 3 equations of bed load transfer rate were used and after validation with laboratory data, it was observed that the numerical model data with Van Rijn relation an‎d with LES turbulence model with coefficient of determination R2 = 0.985 and mean absolute error RMSE = 0.107 has a good fit with laboratory data. The presented results indicate that with increasing upstream depth, the maximum scour depth increases Find. Also, by increasing the height of the overflow structure in a fixed opening of the valve, the maximum scour depth increases due to the jet falling, and with increasing the opening of the valve, the height of water on the structure decreases and also the outlet jet decreases and causes Reduce scour depth. Also, with increasing the flow rate over the overflow and under the valve and the upstream water level, the maximum scouring depth increases.