بررسی عددی استهلاک انرژی شیب شکن قائم با لبه دندانه ای افقی

شیب شکن های قایم سازه ای پرکاربرد در کانال های آبیاری و زهکشی بوده که به منظور کاهش شیب تند کانال مورد استفاده قرار می گیرند. پایین دست شیب‏شکن به حوضچه آرامش منتهی می‏گردد که نقش استهلاک انرژی جریان را به‏عهده دارد. در تحقیق حاضر سعی گردیده است تا اثر دندانه‏دار کردن لبه این سازه بر میزان استهلاک انرژی و سایر پارامترهای هیدرولیکی آن به صورت عددی مورد ارزیابی قرار گیرد. به همین منظور، دو تعداد لبه، با دو ابعاد نسبی، در نظر گرفته شده و محدوده عمق بحرانی نسبی نیز بین 2/0 تا 35/0 انتخاب شده است. از نرم‏افزار Flow3D با دو مدل آشفتگی k-ε و RNG برای انجام مدل‏سازی استفاده گردید. نتایج نشان داد که مدل آشفتگی RNG در مقایسه با مدل آشفتگی k-ε تطابق خوبی با مقادیر آزمایشگاهی دارد. همچنین، نتایج حاکی از آن است که استفاده از شیب شکن قایم با لبه های دندانه ای افقی در مقایسه با شیب شکن قایم ساده، استهلاک انرژی، عمق نسبی پایین دست، طول ریزش جت و شدت آشفتگی ایجاد شده را افزایش می دهد. افزایش ابعاد لبه و کاهش تعداد آن ها نیز استهلاک انرژی جریان را افزایش داده و محدوده عدد فرود پایین دست را کاهش می دهد. تعداد 3 عدد لبه دندانه ای با ابعاد نسبی 15/0 بیشترین اغتشاش در خطوط جریان پایین دست ریزش جت را سبب شده و می تواند استهلاک انرژی، عمق ثانویه مورد نیاز جهت تشکیل پرش هیدرولیکی و طول حوضچه آرامش را به ترتیب 12، 19 و 15 درصد کاهش دهد.