مطالعه‌ی هیدرولیکی جریان دو فازی بر روی سرریزهای پله ای با شیب کم

اخیرا سرریزهای پلکانی با شیب کم به علت مناسب بودن جهت اجرا بر روی سدهای خاکی مورد توجه قرار گرفته اند. مطالعات عددی کمی بر روی سرریزهای پلکانی با شیب کم صورت پذیرفته است. در این تحقیق، هیدرولیک جریان بر روی سرریز با روش دو فازی درهم (mixture) شبیه سازی گردید. برای توصیف آشفتگی جریان، از مدل یک معادله ای eddy viscosity، مدل های دو معادله ای  kε،  rng kε ، kω ، sst kω و مدل تنش رینولدز ωrsm استفاده گردید. با مقایسه محاسبات عددی و داده های آزمایشگاهی نتیجه گرفته شد که مدل های آشفتگی kω و ωrsm مناسب تر از سایر مدلهای آشفتگی می باشند. در ضمن مدل دو فازی درهم به خوبی هیدرولیک جریان بر روی این سرریزها را شبیه سازی کرد. بعلاوه تاثیر شیب سرریز، دبی جریان و ارتفاع پله های سرریز بر میزان هدر رفت انرژی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش شیب سرریز، کاهش دبی جریان و افزایش ارتفاع پله، هدر رفت انرژی افزایش یافت.بطوریکه در دبی در واحد عرض 234/0 با تغییر زاویه ی شیب سرریز از 6/26 درجه به 9/8، درجه میزان اتلاف انرژی سرریز از 39 درصد به حدود 50 درصد افزایش پیدا کرد.

Hydraulic study of two phase flow on lowgradient stepped spillways

Recently, low gradient stepped spillways, which can be constructed on the embankment dams, have been getting high attention owing to their easy implementation. A few numerical researches have been conducted to simulate the flow hydraulic on stepped spillways. In this study, the air water flow was simulated using twophase mixture model. Six models of turbulence including Eddy viscosity, kε, RNG kε, kω, SST kω, and ωRSM were applied to describe the turbulence of flow. According to the results of numerical and experimental tests, it was found that kw and ωRSM are superior to describe the turbulence of flow. Moreover, the mixture twophase model described the experimental data successfully. In addition, the effects of spillway slope, flow discharge, and step height in the amount of energy dissipation were examined. It was concluded that the energy dissipation increases with a rise in the step height and a reduction in the slope and the flow discharge. In the unit discharge of 2.34, the energy dissipation increased from 39 to 50 percent with decreasing the spillway slope from 26.6 to 8.9 degree.