بررسی عددی تأثیر پارامترهای هندسی سرریز جانبی با پلان مثلثی بر ضریب دبی جریان

چکیده:

در بین سرریزهای مختلف، سرریزهای لبه­تیز بیش­ترین کاربرد در اندازه­گیری جریان در کانال­های باز را دارند. این سازه­ها معمولا به­ صورت عادی یا کنگره­ای مورد استفاده قرار می­گیرند. سرریزهای جانبی که به عنوان سرریز کناری هم شناخته می­شوند، یکی از متداول­ترین سازه­های هیدرولیکی جهت انحراف و کنترل جریان در کانال­های کشاورزی، شبکه­های زهکشی، سیستم­های تصفیه آب و فاضلاب به کار گرفته می­شوند. سرریزهای جانبی معمولا به شکل­های هندسی مختلف از جمله مستطیلی، قوسی، ذوزنقه­ای و مثلثی ساخته می‌شوند. مطالعات متعددی روی سرریزهای جانبی مستطیلی و مثلثی در کانال­های مستقیم صورت گرفته است ولی در زمینه سرریزها به­صورت سرریز جانبی اطلاعات کافی وجود ندارد. در سرریزهای جانبی با پلان مثلثی، ارتفاع سرریز، بار آبی، زاویه رأس سرریز و تعداد سیکل­ها بر روی ضریب دبی جریان تأثیر دارد. در این تحقیق به ­صورت عددی تأثیر پارامترهای مذکور بر روی ضریب­دبی، مشخصات هیدرولیکی جریان شامل دبی جریان، پروفیل سطح آب و تغییرات انرژی مورد بررسی قرار گرفت. ضریب­دبی حاصل از شبیه­سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی قدسیان (2004)، مقایسه شد. نتایج نشان داد نرم‌افزار فلوئنت قادر به شبیه­سازی جریان بر روی سرریز جانبی مثلثی دو سیکل با دقت قابل قبولی می­باشد، به ­طوری که مقادیر شبیه­سازی شده با داده­های آزمایشگاهی تطابق مناسبی داشته و میزان خطا با کاهش عدد فرود کم­تر می‌شود. نتایج نشان داد با افزایش مقدار پارامترهای بدون بعد w/h و Fr₁، ضریب­دبی افزایش یافت. هم­چنین با افزایش پارامتر بدون بعد L/b (طول سرریز جانبی به عرض کانال جانبی) ضریب­دبی نیز افزایش می­یابد. نتایج مربوط به پروفیل سطح آب نشان داد که در سرریز جانبی مثلثی دو سیکل کم­ترین ارتفاع آب در نزدیک لبه ابتدایی تاج سرریز مشاهده شد. نتایج حاصل بیانگر آن بود که سرعت جریان در راستای طولی کانال اصلی (Vx) با نزدیک شدن به ابتدای سرریز جانبی افزایش یافته و در نزدیکی لبه ابتدایی سرریز جانبی بیش­ترین مقدار خود را دارا می­باشد. هم­چنین با افزایش ارتفاع سرریز جانبی مثلثی، تغییرات سطح آب در امتداد سرریز کاهش یافته و سطح آب در محور مرکزی کانال به دلیل عدم تأثیر سرریز جانبی حالت یکنواخت­تری به خود می­گیرد.