بررسی عددی تاثیر ارتفاع صفحات مشبک قائم در استهلاک انرژی شیب‌شکن قائم

صفحات مشبک قائم از جمله مستهلک کننده های انرژی می باشند که می توان از آن ها در پایین دست سازه های هیدرولیکی کوچک نظیر شیب شکن های قائم استفاده نمود. در تحقیق حاضر به بررسی عددی تاثیر ارتفاع صفحات مشبک در پایین دست شیب شکن قائم پرداخته شده است. برای این منظور سه ارتفاع نسبی 0.2، 0.4 و 0.6 برای صفحات مشبک و محدوده عمق بحرانی نسبی بین 0.12 تا 0.42 انتخاب شده است. برای مدل‌سازی عددی از نرم افزار flow-3d با دو مدل آشفتگی κ- ε و κ- ε(rng) و سه نوع مش بندی استفاده شده است. نتایج حاصل نشان داد که مدل آشفتگی κ- ε(rng)  در مقایسه با مدل آشفتگیκ- ε  مطابقت بهتری با مدل آزمایشگاهی داشت. همچنین نتایج استفاده از صفحات مشبک با ارتفاع های متنوع در پایین دست شیب شکن قائم نشان داد که این صفحات به ترتیب استهلاک انرژی نسبی و عمق نسبی پایین دست را نسبت به شیب شکن قائم ساده به طور متوسط 176 و 94 درصد افزایش می دهد. با بررسی میزان افزایش راندمان استهلاک انرژی می‌توان دریافت که صفحه مشبک با ارتفاع نسبی 0.4 و 0.6 با کاهش میزان استغراق پرش هیدرولیکی نسبت به صفحه مشبک سرتاسری، انرژی بیشتری را مستهلک می کنند. در نهایت شیب شکن قائم مجهز به صفحه مشبک با ارتفاع نسبی 0.4 با کاهش 66.3 و 10.3 درصدی عدد فرود پایین دست و افزایش 187 و 2.8 درصدی استهلاک انرژی نسبی، به ترتیب نسبت به شیب شکن قائم ساده و شیب شکن قائم مجهز به صفحه مشبک سرتاسری دارای بهترین عملکرد بود.

numerical study of the effect of height of vertical screens on vertical drop energy dissipation

vertical screens are energy dissipaters that can be used downstream of small hydraulic structures such as vertical drops. in the present study, the effect of the height of the screens on the downstream of the vertical drop has been investigated numerically. for this purpose, three relative heights of 0.2, 0.4 and 0.6 for the screens and the relative critical depth range between 0.12 and 0.42 have been selected. for numerical modeling, flow-3d software with two turbulence models   and  and three types of meshing has been used. the results showed that the  turbulence model was better performance than    model in comparison with experimental results. also, the results of using screens with different heights in the downstream of the vertical drop showed that these plates increase the relative energy dissipation and relative depth of the downstream by 176% and 94% respectively compared to the simple vertical drop. investigating of the increase in energy dissipation efficiency, it can be seen that the screens with relative heights of 0.4 and 0.6 dissipates more energy by reducing the immersion rate of the hydraulic jump compared to the overall mesh plate. finally, the vertical drop equipped with screen with a relative height of 0.4 with a decrease of 66.3 and 10.3 percent of the froude number of downstream and an increase of 187 and 2.8 percent relative energy consumption, had the best performance compared to the simple drop and vertical drop equipped with an overall screen, respectively.