بررسی عددی توزیع سرعت و الگوی جریان عبوری از پله های اصلاح شده سرریز پلکانی

سرریزهای پلکانی از طریق ایجاد سطح مقاومتی و زبری پله ها در برابر جریان عبوری از خود، باعث استهلاک انرژی می شوند. در این تحقیق طرح اصلاح پله ها از طریق ایجاد المان های مکعبی شکل بر روی پله در آرایش های مختلف و شرایط هیدرولیکی متفاوت به منظور بهبود عملکرد سرریزهای پلکانی از طریق افزایش میزان استهلاک انرژی درنظرگرفته شده است. بدین منظور و با استفاده از نرم افزار FLOW-3D، تاثیر المان های روی پله بر روی نحوه توزیع سرعت، فشار، میزان انرژی جنبشی تلاطم و در نهایت میزان استهلاک انرژی جریان روی سرریز های اصلاح شده بررسی و با سرریز پلکانی ساده مقایسه شده است. نتایج عددی نشان داد که ایجاد المان های روی پله، باعث برخی نوسانات بر روی سطح جریان و افزایش شدت برخورد جریان از طریق انحراف تیغه های جریان از مسیر موازی خود می شوند. ایجاد المان های روی پله، باعث کاهش سرعت تا حدود 10 درصد، افزایش انرژی جنبشی متلاطم تا 54 درصد و افزایش 6.42 درصدی استهلاک انرژی در مدل های اصلاح شده نسبت به مدل پلکانی ساده گردید. بر روی وجه افقی پله ها فشار منفی وجود نداشت و فشار حداکثر در اواسط پله و متمایل به انتهای پله روی می دهد. وجود المان ها بر روی پله، باعث کوچک تر شدن نواحی فشار منفی در وجه قایم سرریز پلکانی می شوند و خطر ایجاد پدیده کاویتاسیون را کاهش می دهند. مدل المانهای ترکیبی در بین آرایش ها بهترین عملکرد را داشته و کاهش ارتفاع المانها باعث بهبود رفتار آن ها می شود.