مطالعه عددی و آزمایشگاهی تاثیر ایجاد حفره روی پله های سرریز پلکانی بر پارامترهای هیدرولیکی و استهلاک انرژی در جریان رویه ای

از مشخصه های بارز در عملکرد سرریز پلکانی، قابل ملاحظه بودن استهلاک انرژی در طول آن در مقایسه با انواع سرریزهای دیگر است. با توجه به این ویژگی، کسب دیدگاهی دقیق تر در ارتباط با پارامتر استهلاک انرژی و نهایتا افزایش مقدار آن، محور اکثر تحقیقات مربوط به این نوع سرریزها بوده است. در این تحقیق، جهت افزایش و بهبود اثربخشی استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی طرحی در نظر گرفته شده است. بدین منظور ابتدا با استفاده از مدل عددی Flow-3D تاثیر ایجاد حفره روی پله بر مشخصه های هیدرولیکی و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی بررسی شده و مدل مناسب از جنبه بیشترین استهلاک انرژی در آزمایشگاه ساخته و مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می دهدکه ایجاد حفره روی پله موجب کاهش سرعت تا حدود (%69-%82) و کاهش ارتفاع آب در پایین دست سرریز تا حدود 33% و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی تا حدود 4 برابر افزایش یافته است. با ترسیم پروفیل های توزیع فشار در لبه قایم پله ملاحظه شد که مقدار فشار منفی در دیواره قایم پله تا حدود 82% کاهش و فشار مثبت در محل وجود حفره و در داخل حفره به ترتیب تقریبا 3 و 4 برابر افزایش یافته است. فشار منفی در پروفیل های توزیع فشار روی کف پله به فشار مثبت تبدیل شده و فشار مثبت در نزدیکی لبه به دلیل وجود حفره افزایش یافته است. همچنین درصد خطای پارامترهای مورد بررسی در مدل عددی و آزمایشگاهی بسیار اندک و در حد قابل قبول بوده که نشان از تطابق مناسب بین داده های عددی و آزمایشگاهی است.