بررسی مشخصات هیدرولیکی جریان در سرریزهای خط جریانی

هدف از این تحقیق، مطالعه تحلیلی، عددی و آزمایشگاهی جریان بر روی سرریزهای خط جریانی است. با توجه به اهداف تحقیق و به منظور ارزیابی نتایج مدل سازی های عددی حاصل از نرم افزار متن باز openfoam، مدل های آزمایشگاهی سرریزهای خط جریانی بر اساس تابع تبدیل ژوکوفسکی طراحی و در آزمایشگاه مورد مطالعه قرار گرفتند. با بررسی نتایج مدل های آشفتگی متفاوت، مدل k-ω sst به عنوان بهترین مدل آشفتگی، در شبیه سازی جریان عبوری از روی سرریزهای خط جریانی انتخاب شد. نتایج شبیه سازی های عددی به ازای دبی های مختلف و خصوصیات هندسی متفاوت، نشان داد که با افزایش دبی جریان و نیز افزایش میزان خروج از مرکزیت نسبی در رابطه ژوکوفسکی، سرعت بر روی تاج سرریز خط جریانی افزایش و به تبع آن فشار در این محل کاهش می یابد. کم ترین فشار در نتیجه بیشترین احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون مربوط به سرریز تاج دایره ای (نوعی سرریز خط جریانی با خروج از مرکزیت واحد) است. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین تنش های برشی بستر و نیروهای فشاری در پایین دست سرریزهای تاج دایره ای رخ می دهند و در مقایسه با سرریزهای خط جریانی، بیشترین امکان فرسایش مربوط به پایین دست سرریزهای تاج دایره ای است. دلیل این امر وقوع امواج ضربه ای، کاهش عمق و افزایش سرعت جریان در پایین دست سرریزهای تاج دایره ای می باشد. علاوه بر این، کم ترین مقادیر تنش های برشی بستر در بالادست سازه، مربوط به سرریزهای تاج دایره ای است و درنتیجه این نوع سرریز نسبت به سایر انواع سرریزهای خط جریانی مستعد رسوب گذاری در بالادست خود می باشد. لذا براساس نتایج حاصل، بهره گیری از سایر انواع سرریزهای خط جریانی با انحنای مناسب، می تواند مشکلات رایج در سرریزهای تاج دایره ای را مرتفع سازد.