مطالعه عددی پارامترهای موثر بر استهلاک انرژی سراشیبهای بلوکی

یکی از کارآمدترین انواع مستهلک کننده های انرژی در کانال های باز، سراشیب های بلوکی هستند که آنها را می توان نوع خاصی از شیب شکن های همراه با بلوک اغتشاشی، ولی با ساختار طبیعی و غیر سیمانی، در نظر گرفت. در آزمایشگاه ها برای بررسی رفتار جریان روی این سازه ها، مدل های فیزیکی مختلفی ساخته شده اند، که صرف نظر از هزینه و زمان بر بودن آزمایش ها، مشکلات ناشی از تغییرات مقیاس را نیز به همراه دارند. امروزه با استفاده از کدهای دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، رفتار هیدرولیکی سیال بررسی می شود. این مقاله در ابتدا به مروری بر طبقه بندی این سازه ها از نظر ساختار و زبری پرداخته و سپس شکل گیری انواع وضعیت جریان بر روی آنها را بررسی می نماید. در ادامه نیز به شبیه سازی جریان بر روی یکی از انواع سراشیب های بلوکی پرداخته شده و مکانیزم استهلاک انرژی بر روی آن بررسی می شود. برای این منظور در این مطالعه از نرم افزار FLOW-3D با فرض تراکم ناپذیر بودن سیال، مدل سطح آزاد VOF برای استخراج سطح آزاد جریان و مدل آشفتگی شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) استفاده شده است. نتایج حاکی از استهلاک انرژی بیشتر برای آشفتگی بیشتر جریان و افزایش آشفتگی با تشکیل جریان برگشتی است. در نتیجه استهلاک انرژی به ترتیب در جریان غیر مستغرق و سپس در حالت-های تداخل دنباله ها و زبری منفرد از جریان مستغرق بیشتر است. برای افزایش بیشتر استهلاک باید یا تا حد امکان از مساحت مقطع عرضی موثر کاست و یا با ثابت نگه داشتن مقطع عرضی موثر و حجم دبی عبوری، استغراق عوامل زبری را کاهش داد.