«یادداشت تحقیقاتی» بررسی ضریب دبی در سرریز تاج دایره‌ای با استفاده از مدل‌سازی عددی

سرریزهای استوانه‌ای و سرریزهای تاج دایره‌ای به دلیل اقتصادی بودن و سهولت ساخت در مقایسه با سایر سرریزها می‌توانند برای اندازه گیری شدت جریان، ساختمان‌های تخلیه جریان آب و کنترل سطح آب در کانال‌ها و مخازن مورد استفاده قرار گیرند. در تحقیق حاضر وضعیت جریان روی 28 مدل فیزیکی سرریز تاج دایره‌ای با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت شبیه سازی شد و با نتایج مدل های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. در این مطالعه تاثیر پارامترهای شعاع، ارتفاع، شیب بالادست، شیب پایین‌دست و کمان تاج در بالادست سرریز بر ضریب دبی جریان بررسی شد. شبیه سازی در نرم‌افزار فلوئنت با استفاده از مدل آشفتگی k–ε و مدل چندفازی vof انجام گرفت. از مقایسه نتایج مدل شبیه سازی شده با نتایج آزمایشگاهی مشخص گردید مقدار nrmse برای مدل‌های مورد بررسی برابر با 7/7 درصد و خطای نسبی برابر با 6/4 درصد است بنابراین فلوئنت با دقت مناسبی قادر به شبیه سازی جریان می باشد. پس از اطمینان از دقت نتایج، دامنه داده های آزمایشگاهی افزایش داده شد و نتایج قابل توجهی نسبت به مطالعه آزمایشگاهی حاصل گردید. نتایج نشان داد که با افزایش بار کل آب در بالادست، به ترتیب برای سرریزهای استوانه‌ای، نیم‌استوانه‌ای و ربع‌استوانه‌ای تا مقدار 2، 3/1 و 96/0، ضریب دبی روند افزایشی و پس از آن روند کاهشی دارد. افزایش ارتفاع سرریز باعث افزایش ضریب دبی جریان گردید، در حالیکه تغییرات کمان تاج تاثیری بر ضریب دبی نداشت. همچنین ضریب دبی در h1/r ثابت برای سرریزهای استوانه‌ای بیشترین مقدار (915/0=cd) و برای سرریزهای ربع‌استوانه‌ای کم‌ترین مقدار (851/0=cd) را دارد.