بررسی عددی تاثیر شیب پیشانی پله سرریز پلکانی ساده و بلوک دار با تاج نیم دایره ای بر پارامترهای هیدرولیکی آن

جهت انتقال و تخلیه آب اضافی جمع‌شده در پشت سد‌ها به پایین‌دست از سرریزها استفاده می شود. سرریزها از نظر هندسی و محل استفاده انواع مختلفی دارند که براساس توپوگرافی منطقه، شرایط هیدرولیکی و هیدرولوژیکی و ... از آن‌ها بهره گرفته می‌شود. برهمین اساس در پژوهش حاضر به بررسی تاثیر شیب پیشانی پله سرریز پلکانی ساده و بلوک‌دار با تاج نیم‌دایره‌ای بر پارامترهای هیدرولیکی سرریز با استفاده از مدل flow-3d و مدل آشفتگی rng پرداخته شده است. سه مقدار برای شیب ناحیه پیشانی پله سرریز در نظر گرفته شده و محدوده عمق بحرانی نسبی در بازه 0/71 الی 1/06 انتخاب شد. شبیه‌سازی عددی نشان داد با افزایش زاویه پیشانی پله نسبت به افق یا به عبارت دیگر با کاهش شیب پیشانی پله، استهلاک انرژی نسبی جریان افزایش می‌یابد، بطوریکه این میزان افزایش در سرریز با پله 90 درجه نسبت به پله با زاویه 60 درجه، 13/88 درصد و نسبت به پله با زاویه 45 درجه 28/9 درصد بیشتر است. از طرفی استفاده از بلوک نیز باعث افزایش استهلاک انرژی در سرریز با پله 90 درجه نسبت به پله با زاویه 60 درجه به مقدار 7 درصد و نسبت به پله با زاویه 45 درجه 24/32 درصد شده است. هم‌چنین مقدار عمق نسبی پایین‌دست با افزایش دبی جریان روند افزایشی داشته و با افزایش افت انرژی پایین‌دست، عدد فرود ناحیه پایین‌دست سرریز پلکانی کاهش می‌یابد که این مقدار کاهش در زاویه 90 درجه حدودا 60 درصد بیشتر از زوایای 45 و 60 درجه بوده است.

numerical investigation of the effect of the frontal slope of simple and blocky stepped spillway with semi-circular crest on its hydraulic parameters

spillways are used to transfer and discharge the excess water collected behind the dams downstream. there are different types of spillways in terms of geometry and place of use, which are used based on the topography of the region, hydraulic and hydrological conditions, etc. based on this, in the current research, the effect of the frontal slope of a simple and blocky stepped spillway with a semi-circular crest on the hydraulic parameters of the spillway has been investigated using the flow-3d® model and the rng turbulence model. three values were considered for the slope of the front area of the spillways step and the range of critical depth was between 11.9 and 14.5 cm. numerical simulation showed that increasing the angle of the front of the step relative to the horizon, or in other words, reducing the slope of the front of the step, has increased the relative energy dissipation, so that the amount of energy dissipation increases in the spillway with a 90 degree step compared to a step with a 60 degree angle are 13.88% and 28.89% higher than the 45 degree angle stairs. on the other hand, the use of blocks has increased the consumption of energy in the overflow with a 90-degree step compared to a 60-degree angle step by 7% and compared to a 45-degree angle step by 32.24%. also, the value of the downstream relative depth increases with the increase of the flow rate and with the increase of the downstream energy loss, the descent number of the downstream area of the stepped spillway decreases, and this decrease is about 60% more at the angle of 90 degrees than the angles were 45 and 60 degrees.