الگوی جریان و استهلاک کارمایه در سرریزهای پلکانی با ارتفاع پله غیریکنواخت باکاربرد نرم‌افزار ANSYS CFX

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 7، دوره 7، شماره 21، مرداد و شهریور 1393، صفحه 81-96   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

حمزه ابراهیم نژادیان^{* 1}؛ محمود رضا ملایی نیا²

¹دانشجوی کارشناسی ارشد عمران آب، دانشگاه زابل.

²استادیار گروه مهندسی عمران دانشگاه، دانشکده فنی دانشگاه زابل.

تاریخ دریافت: 22 شهریور 1393،  تاریخ پذیرش: 22 شهریور 1393 

چکیده

استفاده از سرریزهای پلکانی، به علت هزینه‌ی ساخت پایین و بازدهی بالای آن، بطور فزاینده‌ای رو به افزایش است. از این رو، مطالعات نیز در این زمینه با رشد و توجه زیادی از سوی مهندسین سدساز همراه بوده، ولی اغلب این مطالعات در زمینه‌ی سرریزهای پلکانی با ارتفاع پله یکنواخت می‌باشند، در حالی که ارتفاع پله غیریکنواخت نیز می‌تواند در بعضی حالات به عنوان یک گزینه مطرح گردد. در این تحقیق یک نمونه‌ی فیزیکی از سد هرات برای سرریز پلکانی با ارتفاع 3/1 متر و شیب 2/19 درجه  برای صحت‌سنجی شبیه عددی استفاده شد، سپس سه نوع پیکربندی پلکانی با استفاده از پویایی سیال محاسباتی در قالب نرم‌افزار ANSYS CFX برای محدوده‌ی جریان  مورد آزمایش قرار گرفتند. شبیه‌سازی جریان دو حالتی آب و هوا برای هر یک از پیکربندیها و تمامی محدوده بده‌ها صورت پذیرفت و نتایج در زمینه‌های الگوی جریان، استهلاک کارمایه و نقطه‌ی شروع هوادهی جریان مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان از تفاوت حداقلی استهلاک کارمایه در محدوده‌ی رژیم جریان ریزشی و تفاوت حداکثری در رژیم لغزشی را داشتند.

کلیدواژه‌ها

سرریز پلکانی؛ پویایی سیال محاسباتی؛ نرم افزار ANSYS CFX؛ استهلاک کارمایه

عنوان مقاله [English]

Flow Pattern and Energy Dissipation in Stepped Spillways With Non-Uniform Step Height Using the ANSYS CFX Software

نویسندگان [English]

h. e¹؛ m. m²

چکیده [English]

The use of stepped spillways has been increasingly on the rise due to their low cost and high efficiency. Hence, growing attention has been paid to the studies in this field by dam engineers; however, most of these studies have focused on the stepped spillways with uniform step height at the cost of ignoring non-uniform step heights, which also demand particular attention. In this study, a physical model of Herat Dam for a 1.3-m high stepped spillway with a slope of 19.2 ° was used to verify the numerical model. Then, three types of stepped configurations were tested using computational fluid dynamics in the ANSYS CFX software for the flow range of.  Further, a two-phase flow simulation was carried out for each configuration and all discharge ranges. The results were compared in terms of flow pattern, energy dissipation and aeration point. The results showed minor difference in terms of energy dissipation for nappe regime flow and marked difference in terms of skimming regime flow.

کلیدواژه‌ها [English]

stepped spillway, computational fluid dynamics, ANSYS CFX Software, energy dissipation