بررسی تئوری و عددی ضریب دبی دریچه های کشویی و قطاعی در شرایط کاربرد آستانه

دریچه های زیرگذر سازه هایی هستند که در آن ها حرکت آب از زیر دریچه صورت می پذیرد. هدف از تحقیق حاضر، بررسی عددی تاثیر وجود آستانه بر مشخصات هیدرولیکی جریان در دریچه های کشویی و قطاعی با استفاده از نرم افزار FLOW-3D است. بدین منظور، آستانه با مشخصات هندسی مختلف در عرض ، ضخامت و ارتفاع مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که شاخص های آماری در مدل آشفتگی RNG در مقایسه با مدل های k-ε، k-ω و LES از دقت بالایی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی برخوردار است. شاخص RMSE در مدل آشفتگی RNG برای عمق آب بالادست دریچه و ضریب دبی به ترتیب 0079/0 متر و 0117/0 بوده و میانگین درصد خطای نسبی برای این پارامترها به ترتیب 94/2% و 60/1 % می باشد. شاخص کلینگ گوپتا (KGE) برای مش بهینه و مدل آشفتگی مذکور در بازه بسیار خوب (very good) قرار دارد. در یک بازشدگی یکسان در حالت بدون آستانه و با آستانه هم عرض کانال، ضریب دبی با آستانه، بیشتر از حالت بدون آستانه است. در بین آستانه های بررسی شده میزان ضریب دبی در آستانه نیم دایره بیشتر از آستانه مستطیلی است. همچنین ضریب دبی دریچه قطاعی در حالت بدون آستانه و با آستانه بیشتر از دریچه کشویی در حالت متناظر است. نتایج نشان داد که افزایش ضخامت آستانه منجر به افزایش تنش برشی جریان شده و به تبع آن ضریب دبی کاهش می یابد. ضریب دبی دریچه با ارتفاع های مختلف آستانه همواره بیشتر از شرایط بدون آستانه می باشد اما به ازای نسبت ثابت پارامتر عمق بالای آستانه به میزان بازشدگی، ضریب دبی با افزایش ارتفاع آستانه تا حد مشخصی افزایش و سپس کاهش می یابد.