بررسی عددی و آزمایشگاهی هیدرولیک جریان سرریزهای جانبی (مطالعه موردی سرریز عجب شیر)
چکیده
سرریز کانال جانبی، سرریزی متشکل از یک لبریز با زاویه ای تقریباً عمود بر تاج سد و یک کانال جانبی بوده و لذا از آن می توان در موقعیتهایی که استفاده از سرریز شوت ناممکن می نماید، استفاده نمود. غالباً طول تاج این سرریزها با طول کانال جانبی برابر و لذا آب بصورت روگذر از روی سرریز به داخل کانالِ هم طول آن ریخته و توام با تغییر جهت سرعت قائم، آشفتگی هایی با خود به همراه می آورد. با توجه به پیچیدگی روابط سرریز جانبی، باید از مدلهایی کمک گرفت که بتواند پدیده هایی را که در آن رخ خواهد داد پیش بینی نماید. تاکنون با توجه مطالعات و تحقیقات انجام گرفته، مدلهایی ارائه شده است. این مدلها به دو دسته عددی و آزمایشگاهی تقسیم می شوند. غالب تحقیقات گذشته در دسته آزمایشگاهی قرار می گیرند که هر یک با توجه به شرایط مساله و با فرضیات زیادی که ایجاد می شوند، تقریب و خطایی را نیز به همراه دارند. لذا کمک گرفتن از مدلهای عددی در کنار مدل آزمایشگاهی می تواند بعنوان یک راه مناسب و معقول در کاهش هزینه و زمان مورد توجه قرار گیرد. در تحقیق حاضر، مدل عددی سرریز کانال جانبی سد عجب شیر، توسط نرم افزار fluent شبیه سازی و با نتایج حاصل از مدلسازی فیزیکی این سرریز در آزمایشگاه موسسه تحقیقات آب ایران مقایسه گردیده است. در این بررسی هیدرولیک کلی جریان، پروفیل جریان، فشار استاتیکی و سرعت جریان مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها نشان از همسویی بسیار خوب شبیه سازی عددی با نتایج مدل آزمایشگاهی دارد، بنحوی که میتوان با ضریب اطمینان بالا از مدلسازی های مشابه عددی در کنار مدلهای فیزیکی استفاده نمود. درصد خطاهای مدل عددی در محدوده قابل قبول است. مدل عددی، خطایی حداکثر 14% در محاسبه پروفیل سطح (عمق) آب، 21% در محاسبه فشار استاتیکی کف کانال و متوسط 17% در سرعت جریان در دبی طرح (1450 مترمکعب بر ثانیه) داشته است. در ادامه به بررسی هایی فراتر از آزمایشهای مدل فیزیکی پرداخته شد که از جمله می توان به استخراج پروفیل طولی سرعت و توربولانس اشاره کرد. در تکمیل تحقیقات همچنین با اعمال تغییراتی در هندسه ی مدل عددی، به بررسی تاثیر پارامترهایی همچون شیب سرریز (ورودی) و عرض کانال بر هیدرولیک جریان پرداخته شده است. در این بررسی سرریز در امتداد چپ تحت تغییر 5/2% در امتداد چپ و عرض کانال تحت تغییر 10% در امتداد راست قرار گرفتند. تمامی مدلهای تولید شده، مجدداً پردازش گردیدند و تغییرات پارامترهایی همچون پروفیل جریان، سرعت و فشار استاتیکی کف کانال آنها مورد بررسی قرار گرفت.