وضعیت جریان در محل تغییر شیب ناگهانی سرریزها

سرریزهای ریزش آزاد (شوت)، یکی از سازه های مهم بسیاری از سدها است. در سرریز سدهای بلند، بیشتر مواقع برای جلوگیری از پدیده کاویتاسیون با ایجاد یک رمپ و پله روی سرریز، هوادهی به جریان انجام می شود. ایجاد رمپ روی سرریز سبب فاصله افتادن بین جت آب و بستر شده و باعث وارد شدن هوا به جریان می شود. برای بررسی هوادهی، بررسی وضعیت جریان روی رمپ و به عبارتی محل تغییر ناگهانی شیب، حائز اهمیت است. در این پژوهش با استفاده از مدل عددی FLUENT، مشخصه های جریان در محل تغییر شیب ناگهانی سرریز، بررسی شده است. نتایج مدل عددی، مانند فشار در بستر، فشار در عمق، پروفیل سرعت و پروفیل سطح آب با نتایج حل تحلیلی جریان ایده ال و همچنین داده های آزمایشگاهی مقایسه و تجزیه و تحلیل شده است. نتایج نشان می دهد که مدل عددی می تواند به خوبی سطح آب و فشارهای دینامیکی را محاسبه کند. در مورد دو پارامتر مهم پروفیل سرعت و توزیع فشار در بستر، نتایج حل عددی نسبت به حل تحلیلی تطابق بیشتری با نتایج آزمایشگاهی دارد. با توجه به مقایسه های انجام شده می توان نتیجه گرفت که در تمام زوایای تغییر شیب، در قسمت کانال سرریز و نیز محل تغییر شیب، نتایج فشار در بستر در مدل عددی نسبت به نتایج تحلیلی تطابق بیشتری با نتایج آزمایشگاهی دارد. همچنین این قاعده روی رمپ سرریز به ویژه در زوایای کم، درست است. بیشینه ی خطای نتایج فشار در بستر در مدل عددی 5 تا 10 درصد است. حل عددی، پروفیل سرعت را به درستی با خطای حدود 5 درصد ارائه می دهد. روی کانال و رمپ به ترتیب قبل و بعد از تغییر ناگهانی، طول تاثیر شیب بر فشار بستر به زاویه تغییر شیب و عمق نرمال بالادست وابسته است. سرانجام، نتایج پروفیل سطح آب حاصل از حل عددی و تحلیلی تقریبا بر هم منطبق است که این انطباق به معنی تاثیر بسیار کم لزجت، گرانش و عافتگی بر پروفیل سطح آب است