فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

هدف: باتوجه‌به اهمیت حوضچه‌های آرامش و پرهزینه و زمان بر بودن مدل‌های آزمایشگاهی، به‌کارگیری مدل‌های عددی جهت شبیه‌سازی پدیده در موقعیت‌های مختلف و کاهش هزینه و زمان تأثیر زیادی دارند؛ بنابراین در این تحقیق شبیه‌سازی عددی پرش هیدرولیکی نامتقارن در مقاطع واگرای ناگهانی و تأثیر به‌کارگیری سیستم بیم‌های متقاطع در پایداری پرش به‌صورت سه‌بعدی با استفاده از نرم‌افزار Flow-3D انجام شده است.  روش پژوهش: در این تحقیق پرش هیدرولیکی در کانال مستطیلی با مقطع واگرای ناگهانی با نسبت واگرایی (B=b1/b2=0.67) و به‌کارگیری سیستم بیم­های متقاطع به­عنوان زبری جهت کنترل پرش هیدرولیکی نامتقارن نوع S که با ایجاد ضربه‌های مواج موجب فرسایش کف و دیواره فلوم می‌گردد و با مدل‌سازی با نرم­افزار Flow-3D به­صورت سه­بعدی شبیه­سازی گردید. مشخصات پرش هیدرولیکی با بررسی سرعت درکف و تعیین سه ترکیب­بندی­ مختلف از سیستم بیم­های متقاطع با متغیرهایی شامل فاصله سیستم بیم­ها از مقطع واگرا، زاویه سیستم بیم­ها با کف کانال، تعداد و ضخامت بیم­ها در درصدهای مختلف عمق پایاب مرجع مورد بررسی قرار گرفت.  یافته‌ها: نتایج حاصل از شبیه­سازی­های عددی با تأیید نتایج آزمایشگاهی نشان داد که به‌کارگیری سیستم زبری کف با استفاده از بیم‌های متقاطع در تعداد و زوایای مختلف و پس از دریافت بهینه ترکیب‌بندی با استفاده از روابط ضرایب سرعت، در همه عمق‌های پایاب مورد آزمایش، باعث پایداری و حذف موج‌های نامتقارن و جریان برگشتی در پرش نامتقارن نوع S می‌گردد. همچنین با استفاده از سیستم زبری با بیم‌های متقاطع، بیشترین افت نسبی انرژی در مقاطع و عمق‌های پایاب مختلف مورد آزمایش برای ترکیب‌بندی ۱، ۲ و ۳ به ترتیب برابر با ۰۶/۳۶، ۶۷/۷۴ و ۶/۷۸ درصد محاسبه گردید. در بررسی پروفیل سطح آب در سه ترکیب‌بندی بیم‌های متقاطع، ترکیب‌بندی ۱ (C1) روند منظم‌تری در توزیع عمق جریان در مقطع عرضی کانال و در مقاطع ۳/۰ تا ۲ متر از انتهای سیستم سازه‌ای دارد. در بررسی خروجی از شبیه‌سازی مدل برای بار آبی کل (THH) و نقطه انتهای استهلاک انرژی یا پرش هیدرولیکی (j * Γ) در ترکیب‌بندی C1،  این نقطه بعد از بیم سوم (N=5) تشخیص داده شد که جریان پس از عبور از رو و زیر آن با خطوط متمرکزی امتدادیافته است.  نتیجه‌گیری: بر اساس شاخص بار آبی کل و کنترل استهلاک انرژی، شرایط ترکیب‌بندی C1 قابلیت کنترل استهلاک درون سیستم سازه و قبل از خروج جریان از سیستم سازه زبری با بیم‌های متقاطع را در شرایط مطلوب‌تری داراست.