بررسی عددی و آزمایشگاهی مسیر حرکت جت‏‏‌های خروجی از دریچه‏‌های تخلیه تحت فشار سدهای مخزنی

آگاهی دقیق از محل برخورد جت‌‏ها در پایاب سدها به طراحان در جانمایی دقیق و مطمئن حوضچه‏‌های استغراق کمک شایانی می‏کند. هدف از این پژوهش بررسی دقیق مسیر حرکت جت‏‌های خروجی از دریچه‌‏ها و تعیین محل برخورد آن‏ها به پای سد به‏ صورت عددی و آزمایشگاهی می‌‏باشد. برای شبیه‏‏‌سازی عددی از نرم‏افزار انسیس-فلوئنت استفاده شد. نتایج نشان داد بین مقادیر آزمایشگاهی و مقادیر استخراج شده از روابط پرتابه جت برای پیش‌‏بینی مسیر حرکت جت‏‌های تحت فشار، اختلاف قابل توجهی وجود دارد که این اختلاف می‌‏تواند ناشی از تاثیر مقاومت هوا در داده‏‌های استخراجی از کار آزمایشگاهی باشد. برای به حداقل رساندن این اختلاف، معادله پرتابه اصلاح شد. همچنین تاثیر تغییر قطر دریچه سد و دبی جریان بر محل برخورد جت ریزشی تحت فشار به زمین بررسی شد. نتایج نشان داد با افزایش قطر در یک دبی ثابت، محل برخورد جت تحت فشار به زمین از پای سازه کمتر و با افزایش دبی در یک قطر ثابت محل برخورد جت به زمین از پای سازه بیشتر می‏‌شود. علاوه‏ براین، نتایج شبیه‏‌سازی عددی نشان داد فشار دینامیکی و همچنین سرعت جت خروجی از دریچه به‏‌طور متوسط و به ترتیب با افزایش 145 و 242 درصدی نسبت به لبه انتهایی دریچه به زمین برخورد می‏کند که باید در طراحی‌‏ها مورد توجه قرار داده شود. همچنین طول شکست جت ریزشی تحت فشار در تحقیق حاضر بررسی شد و مشخص شد با افزایش سرعت اولیه جت آب، طول شکست جت ریزشی تحت فشار افزایش می‌یابد.

experimental and numerical investigation of the trajectory of outlet jets through the pressurized discharge gates of reservoir dams

accurate knowledge of where jets hit downstream of dams helps designers a lot in locating plunging pools. the purpose of this study is to investigate experimentally and numerically the trajectory of pressurized jets through the gates and to determine their location downstream of the dam. ansys - fluent software was used for numerical simulation. the results showed that there is a significant difference between the experimental values and the values extracted from the jet projectile equations for predicting the path of the pressurized jets, and this discrepancy may be due to the effect of air resistance on flow. the existing jet trajectory equations don’t consider air resistance. to minimize this difference, the projectile equation was modified. also, the effect of changing the diameter of the dam gate and the discharge on the point of impact of the pressurized jet on the ground surface was examined. by increasing the diameter of the dam outlet at a constant discharge, the location of impact of the impinging jet to the ground from the dam toe decreases, and with increasing discharge at a constant diameter of outlet, the place of impact of the pressurized jet to the ground from the toe of the dam increases. in addition, the numerical simulation results showed that the dynamic pressure as well as the velocity at the point of impingement of the jets on the river bed have the maximum value that should be considered in designs. the dynamic pressure as well as the velocity of the jet coming out of the gate hit the ground with an average increase of 145% and 242% relative to the end edge of the gate, respectively. in addition, the breaking length of the pressurized jet was investigated in this study, and it was found that the breaking length of the pressurized jet increases with the increase in the initial velocity of the water jet.