الگوي جريان و استهلاك كارمايه در سرريزهاي پلكاني با ارتفاع پله ي غير يكنواخت

Flow pattern and energy dissipation in stepped spillway with non-uniform step height

بهره وري از سرريز هاي پلكاني، به علت هزينه ي ساخت پايين و بازدهي بالاي آنها بطور فزاينده اي رو به افزايش است. از اين رو، تحقيقات نيز در اين زمينه با رشد و توجه زيادي از سوي مهندسين سد همراه بوده، ولي اغلب اين مطالعات در زمينه-ي سرريز هاي پلكاني با ارتفاع پله ي يكنواخت مي باشد، در حالي كه ارتفاع پله ي غير يكنواخت نيز مي تواند در بعضي حالات به عنوان يك گزينه مطرح گردد. در اين تحقيق از يك نمونه ي فيزيكي از سد هرات براي تند آب پلكاني با ارتفاع 3/1 متر و شيب 2/19 درجه براي صحت سنجي شبيه عددي استفاده شد، سپس سه نوع پيكر بندي پلكاني با استفاده از پويايي سيال محاسباتي در قالب نرم افزار ANSYS CFX براي محدوده جريان مورد آزمايش قرار گرفتند. شبيه سازي جريان دو حالتي آب و هوا براي هر يك از پيكر بنديها و تمامي محدوده هاي بده ها صورت پذيرفت و نتايج در زمينه هاي الگوي جريان، استهلاك كارمايه و نقطه ي شروع هوادهي جريان مورد مقايسه قرار گرفتند. نتايج نشان از تفاوت حداقلي استهلاك كارمايه را در محدوده ي نوع جريان ريزشي و تفاوت حداكثري در نوع لغزشي داشتند.

Using stepped spillway due to its low cost and high efficiency is increasingly on the rise. Hence, the studies in this area are associated with the growth and attention from dam engineers but most of these studies were including stepped spillway with uniform step height while the non-uniform step heights can also be considered as an option in some cases. In this study, a physical model of Herat dam for stepped spillway with 1/3 m height and a slope of 19/2 ° were used for the verification of numerical models then, three types of stepped configurations using computational fluid dynamics in ANSYS CFX software for range of tested. Two-phase flow simulation for each configuration and all of the discharge took place and results in the case of flow pattern, energy dissipation and aeration point were compared. The results showed minimum difference in energy dissipation for nappe regime flow and maximum difference for skimming regime flow.