بررسی استهلاک انرژی در سرریزهای پلکانی ساده و لبه دار

در دهه های اخیر سرریزهای پلکانی نقش مهمی در مورد مستهلک کردن انرژی حاصل از جریان سرریز داشته اند. رژیم جریان ریزشی در دبی های کم و رژیم جریان رویه ای در دبی های زیاد رخ می دهند و رژیم جریان تبدیلی حد فاصل دو نوع جریان فوق الذکر می باشد. در این پروژه با مشخص شدن پارامترهای موثر بر استهلاک انرژی و انجام آنالیز ابعادی و بررسی مدل های اغتشاش و روش های انفصال آنالیز برای 16 مدل با هندسه گوناگون برای دو دبی 3/6lit/s (جریان ریزشی) و 25litr/s (جریان رویه ای) یعنی جمعا 32 مدل توسط نرم افزارهای Gambit و Fluent با انتخاب مدل اغتشاش K−ε و روش حل VOF صورت گرفت. نتایج بدست آمده در حالت بدون لبه با نتایج آزمایشگاهی و رابطه چمنی و راجاراتنام و چانسون مقایسه گردید و در هر دو حالت ریزشی و رویه ای با وجود اختلاف کمی نتایج قابل قبولی نشان داد. علت اختلاف نتایج فوق آن است که داده های آزمایشگاهی و آنالیز عددی، به علت عدم امکان محاسبه ضریب اصطکاک (f) در ابتدا، بر اساس رابطه عمق مخلوط بدست آمده و رابطه چانسون عمق آب تمیز را شامل می شود. سپس با آنالیز مدل های لبه دار و مقایسه آنها با نتایج آزمایشگاهی و روابط ذکر شده، به مقایسه نتایج آنالیزهای صورت گرفته با روابط بهینه شده توسط پدرام که اثرات لبه در رابطه چمنی و راچاراتنام برای رژیم ریزشی و رابطه ضریب اصطکاک برای رژیم جریان رویه ای را درنظر گرفته، پرداخته و با توجه به همان نتایج چنین بر می آید که وجود لبه در انتهاب پله ها میزان استهلاک انرژی جریان در طول شوت پله ای را افزایش می دهد. البته میزان این تاثیر در رژیم های ریزشی و رویه ای تفاوت دارد و با افزایش دبی این اثرات کمتر می شود.

Keywords:

سرریز پلکانی , شوت پله ای , رژیم جریان , ضریب اصطکاک , روش عددی فلوئنت