مطالعه عددی عوامل موثر بر عملکرد هیدرولیکی جریان عبوری از سرریز کنگره‌ای

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان.

2 استادیار، گروه مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان.

3 استادیار گروه مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

doi
چکیده

سرریز کنگره­ای از سازه­های هیدرولیکی غیرخطی می­باشد که شکل هندسی آن، سبب افزایش ضریب دبی جریان عبوری از سرریز می­گردد. در این تحقیق، سرریز کنگره­ای در کانالی به طول 6/14 متر، با استفاده از 6 دبی در محدوده 15 تا 600 لیتر بر ثانیه در مدل Flow-3D شبیه­سازی و نتایج حاصل، با داده­های آزمایشگاهی معتبر صحت­سنجی شد. مدل­های آشفتگی k-ε،RNG k-ε  و LES به‌منظور انتخاب مدل آشفتگی مناسب برای شبیه­سازی این نوع سرریز مورد استفاده قرار گرفتند. جهت ارزیابی میزان دقت شبیه­سازی، از سه شاخص R2،RMSE  و MAE استفاده شد. مدل آشفتگی RNG k-ε، بهترین نتایج را برای نسبت بی­بعد هد بالادست به ارتفاع سرریز (HT/p) به­دست آورد. در ادامه، شکل تاج سرریز (نیم­دایره­ای و ربع­دایره­ای) و ضخامت بدنه سرریز به‌عنوان عواملی تاثیرگذار در مقدار ضریب دبی، معرفی و بررسی شدند. نتایج حاکی از آن است که افزایش 50 درصدی ضخامت بدنه سرریز، موجب کاسته شدن 22/8 درصدی از مقدار ضریب دبی می­شود. همچنین، بزرگی ضریب دبی در سرریز با تاج نیم­دایره شکل، از مقدار ضریب دبی در سرریز با تاج ربع­دایره، حدود 22/5 درصد بیش­تر می­باشد. همچنین سرعت و عمق جریان عبوری از سرریز کنگره­ای با ضخامت بدنه 1/38 و 15/57 سانتی­متر مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه بررسی حاکی از آن است که افزایش ضخامت دیواره سرریزکنگره­ای، سبب افزایش عمق و سرعت جریان عبوری از سرریز شده و به تبع آن از مقدار ضریب دبی کاسته ­شده ­است.