بررسی عددی اتلاف انرژی بر روی شوت با پله معکوس

چکیده:

چکیده: تندآب ها از جمله متداول ترین ساختمان های انتقال آب در سد ها، شبکه های آبیاری و زهکشی، آبراهه های آبرفتی و سیستم های جمع آوری، تصفیه و دفع فاضلاب می باشند. در پایین دست این سازه ها از مستهلک کننده انرژی استفاده می شود. از جمله روش های کاهش ابعاد یا حذف سازه های مستهلک کننده انرژی پایین دست به کار بردن روش هایی برای کاهش انرژی جریان بر روی تندآب ها می باشد.کاهش انرژی بر روی تندآب ها به دو روش میسر می باشد. یک روش ایجاد مانع در مسیر جریان، ایجاد آشفتگی و افت انرژی و روش دیگر تغییر شکل سازه به نحوی که آب را بدون افزایش سریع سرعت با آرامش بیشتری بر روی بستر تندآب پایین دست منتقل کند، که این تحقیق در راستای روش دوم قدم برداشته است. در این تحقیق استهلاک انرژی جریان بر روی بستر تندآب با سه شیب سرریز 30، 45 و 60 درجه وسه زاویه پله معکوس 10، 20 و 30 درجه وهمچنین برای دبی های 05/0، 09/0 و129/0 متر مربع بر ثانیه و در مجموع 27 مدل و همچنین تندآب با شیب 60 درجه و سه آستانه انتهایی 5، 10 و 15 میلی متر برای دبی های 05/0، 09/0 و 129/0 متر مربع بر ثانیه در 9 مدل بصورت عددی و با استفاده از نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است. لازم به ذکر است جریان بر روی تندآب های مذکور با مدل CFD از طریق حل معادلات پیوستگی و مومنتم و با استفاده از مدل آشفتگی RNG  k-ε  و روش اختلاط به صورت دوبعدی و به همراه الگوریتم های حل همزمان معادلات فشار- سرعت PISO  و SIMPLE شبیه سازی شده است.  درنهایت مقایسه بین نتایج شبیه سازی شده و داده های آزمایشگاهی به عمل آمد. نتایج نشان داد استهلاک انرژی با میزان دبی رابطه عکس دارند. با افزایش زاویه پله معکوس میزان افت انرژی افزایش می یابد ولی این میزان افزایش چشمگیر نمی باشد و همچنین با افزایش ارتفاع آستانه انتهایی، میزان افت انرژی افزایش می یابد. نتایج نشان داد که تاثیر دبی بر میزان افت انرژی نسبت به تاثیر زاویه پله معکوس بیشتر است.