بررسی عددی رفتار هیدرولیکی جریان در نزدیکی کاویتی پله های سرریز پله ای

سرریزهای پله ای به عنوان یکی از اصلی ترین مستهلک کننده های انرژی در سازه های هیدرولیکی در چند دهه اخیر مورد توجه و استفاده محققین و مهندسین هیدرولیک قرار گرفته است. این سرریزها با وجود مزیت های فراوان همچون هوادهی خود به خودی جریان و در نتیجه کاهش احتمال وقوع کاویتاسیون و تخریب ناشی از آن، تطبیق ساخت آن ها با تکنولوژی سدهای بتن غلطکی ( ( RCC و همچنین استهلاک قابل ملاحظه انرژی، به دلیل ایجاد جریان هایی دوفازی بر روی آن ها و پیچیدگی های رفتاری این جریان ها در روی سرریز پله ای، نیازمند مطالعات بیشتر می باشد. در این تحقیق به کمک نرم افزار FLUENT ضمن به کارگیری روش حجم محدود ، روش چندفازی MIXTURE و مدل توربولانسی k-ε RNG به مدل سازی عددی جریان غیرریزشی در سرریز پله ای سد ژاوه پرداخته و پس از صحت سنجی مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی سرریز، الگوی جریان در کاویتی پله ها و روند تغییرات سرعت و فشار جریان در مقاطع مختلف کاویتی پله ها استخراج شده است. نتایج تحقیق نشانگر چرخش جریان و ایجاد گردابه ای با مرکزی به فاصله 39/0 طول بی بعد پله درکاویتی بوده به طوری که وقوع این چرخش سبب معکوس شدن سرعت جریان در جهت افقی در نزدیکی کف پله و زیر گردابه شده و در بالای مرکز گردابه، مقادیر مثبت برای سرعت افقی جریان را موجب می شود. همچنین وجود گردابه در کاویتی پله فشار جریان در این ناحیه را دچار نوسانات شدیدی می کند و نمودارهای فشار جریان بیشترین مقدار فشار در کاویتی را در نقطه ای خارج از محدوده تاثیر گردابه و در محل برخورد جریان عبوری از روی پله به کف پله پایین دست نشان می دهند.

Keywords:

سرریز پله ای , جریان غیرریزشی , الگوی جریان , مدل عددی , کاویتی پله , گردابه