بررسی عددی رفتارجریان فوق بحرانی برروی سرریزهای جانبی کلیدپیانویی

سرریزهای جانبی از جمله سازه‌های هیدرولیکی هستند که به عنوان یک سازه انحرافی می‌توانند به منظور کنترل و تقسیم دبی درجریان‌های سیلابی و با سرعت بالا، به کار گرفته شوند. جریان برروی این سازه‌ها از نوع متغیر مکانی و در حالت کاهش دبی است. باتوجه به بکارگیری سرریزهای جانبی در انتقال و کنترل دبی در جریان‌های سیلابی و مقادیر قابل توجه سرعت، وقوع جریان فوق بحرانی برروی سرریز جانبی بسیار محتمل است. هنگامی که طول دهانه سرریز محدود باشد می‌توان از سرریزهای جانبی کنگرهای و کلید پیانویی استفاده نمود. یکی از مزایای این سرریزها افزایش طول موثر سرریز نسبت به بازشدگی دهانه است. عمده مطالعات انجام شده در زمینه سرریزهای جانبی کلیدپیانویی محدود به روش آزمایشگاهی بوده، بنابراین با توجه به شرایط محدود آزمایشگاه هزینه زیاد انجام آنها و پیشرفت‌های اخیر در زمینه مدل‌های عددی، شبیه‌سازی این سرریز با نرم‌افزارهای دینامیک سیالات محاسباتی حائز اهمیت است. در این تحقیق سرریزهای جانبی با اشکال مختلف در پلان توسط نرم‌افزارflow3d شبیه سازی شده است. ابتدا با نتایج آزمایش‌های موجود، مدل عددی  flow3dکالیبره و صحت سنجی برای شبیه‌سازی سرریزهای جانبی انجام شد. ازجمله نتایج بدست آمده در این تحقیق، تعیین و ارائه رابطه بین ضریب تصحیح انرژی جنبشی(α )وضریب تصحیح اندازه حرکت (β ،)تعیین و ارائه ضریب آبگذری برای سرریزهای جانبی کلیدپیانویی در جریان فوق بحرانی و همچنین مقایسه شکل سرریزهای کلیدپیانویی است. نتایج تحقیق حاضر می‌تواند در طراحی سرریزهای جانبی مورد استفاده قرار بگیرد

A numerical study on the behavior of a supercritical flow over piano key side weirs

Side weirs are a type of hydraulic structures that can be utilized as a divert structure, controller and distributing flow discharge in Floods and high velocity flows. The flow type over these structures is spatially varied flow with decreasing discharge. Due to use of side weirs for transferring and discharge control in flood flows with high velocities, it is very likely to have a supercritical flow over side weirs. Piano key and labyrinth side weirs are used, where the weir opening length is limited. An advantage of these kind of side weirs is the weir’s effective length relative to its opening. The most carried out studies on the Piano key weirs are limited to the experimental investigations. Considering the limited conditions and high cost of the laboratory works in one hand and recent developments of the numerical models, on the other hand, it is necessary to use the well known fluid dynamics software to simulate the side weir flows. In this study side weirs with different plans have been simulated by FLOW[1]3D. The FLOW3D numerical model has been calibrated and verified for simulating side weirs using the experimental results. In this study, discharge coefficient for piano key side weirs in supercritical flow is presented. To obtain an optimized shape of the piano key side weirs the different shapes of the keys are also compared. These These results this study can be used for design of the piano key side weirs.