بررسی عددی تاثیر پله غیرممتد بر انرژی نسبی باقی‌مانده شیب شکن قائم

در کانال‌های زهکشی و آبیاری معمولا برای انتقال آب از یک ارتفاع بالاتر به ارتفاع پایین‌تر از شیب‌شکن‌های قائم استفاده می‌شود. در پایین‌دست این سازه‌ها، جهت جلوگیری از فرسایش بستر کانال و کاهش انرژی جنبشی مخرب آن، تمهیداتی درنظر گرفته می‌شود. در تحقیق حاضر نیز تاثیر پله غیرممتد بر انرژی نسبی باقی‌مانده شیب‌شکن قائم به کمک نرم افزار flow-3d و مدل آشفتگی rng بررسی شد. انرژی نسبی باقی‌مانده تابعی از ارتفاع نسبی پله، عرض نسبی پله و عمق بحرانی نسبی در نظر گرفته شد. دو ارتفاع نسبی و سه عرض نسبی برای پله در نظر گرفته شده و محدوده عمق بحرانی نسبی نیز بین 0.2 تا 0.5 انتخاب شد. نتایج حاکی از آن است که مقادیر عمق نسبی پایین‌دست حاصل از نتایج عددی تطابق خوبی با داده‌های آزمایشگاهی دارند. همچنین به‌کارگیری پله به‌صورت ممتد و غیر ممتد نتایج مشابهی را داشته و با افزایش ارتفاع نسبی پله انرژی نسبی باقی‌مانده کاهش می‌یابد. به عبارتی، در یک ارتفاع نسبی پله ثابت، به‌ازای تمامی مقادیر عمق بحرانی نسبی، افت و تلاطم ایجاد شده در پشت جت ریزشی در مدل با پله ممتد و غیرممتد یکسان است. علاوه‌براین، در صورت به‌کارگیری حوضچه آرامش در پایین‌دست، مدل دارای پله در مقایسه با مدل بدون پله، ارتفاع دیواره و طول حوضچه آرامش را بیش از 12 درصد کاهش می‌دهد.

numerical study of the effect of non-continuous step on the residual energy of a vertical drop

in drainage and irrigation channels، vertical drop structures are commonly used to transfer water from a higher elevation to a lower one. at the downstream end of these structures، measures are taken to prevent channel bed erosion and reduce the destructive kinetic energy. in the present study، the effect of a non-extended step on the relative energy of the vertical drop structure was investigated using the flow-3d software and rng turbulence model. two relative heights and three relative widths for the step were considered، and the relative critical depth range was chosen between 0.2 and 0.5. the results indicate that the computed values of downstream relative depth show good agreement with experimental data. additionally، both extended and non-extended step configurations yielded similar results، with an increase in the relative height of the step resulting in a reduction in the relative remaining energy. in other words، at a constant relative height of the step، for all critical relative depth values، the drop and turbulence generated in the plunge pool are the same for both extended and non-extended step models. furthermore، employing a tranquility basin downstream reduced the wall height and length of the tranquility basin by more than 12% compared to the model without a step.