شبیه‌سازی اثر زاویه لبه‌ی پرتاب‌کننده‌ی جامی شکل بر مشخصه‌های هیدرولیکی جریان

پرتاب‌کننده‌ی جامی شکل یکی از اجزای سرریز سدهاست که با هدف مستهلک نمودن انرژی جنبشی جریان مورداستفاده قرار می‌گیرد. در این مستهلک کننده قسمتی از انرژی جریان فوق بحرانی در اثر اصطکاک با هوا و بخشی نیز در اثر اختلاط و تلاطم در حفره فرسایش که در محل فرود تشکیل می‌گردد، مستهلک می‌شود. یکی از پارامترهای هندسی تاثیرگذار در عملکرد هیدرولیکی پرتابه‌های جامی شکل، زاویه‌ی لبه‌ی جام می‌باشد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار flow 3d و مدل آشفتگی rng kε، شبیه سازی جریان بر روی سرریز و پرتابه جامی شکل سد گاوشان انجام پذیرفته و علاوه بر تعیین مشخصه‌های هیدرولیکی جریان، به بررسی اثر تغییرات زاویه‌ی لبه جام بر روی فشار هیدرولیکی جریان عبوری، عمق و سرعت جریان خروجی و نحوه توسعه جت خروجی از پرتابه جامی شکل پرداخته‌شده است. برای صحت سنجی پارامترهای حاصل از تحلیل عددی، از نتایج آزمایشگاهی مدل هیدرولیکی سرریز سد گاوشان استفاده‌شده است. مقایسه‌ی نتایج حاصل از مدل عددی با مقادیر نظیر آزمایشگاهی حاکی از دقت قابل‌قبول نتایج عددی دارد. بررسی نتایج تحقیق نشان می دهد که افزایش زاویه‌ی لبه‌ی جام تاثیر چندانی روی حداکثر فشار روی جام ندارد، درحالی‌که منجر به افزایش عمق و کاهش سرعت جریان خروجی از جام می‌گردد. زاویه‌ی 30 درجه به‌عنوان زاویه‌ی بهینه‌ی لبه‌ی جام پرتابی ازنقطه‌نظر افزایش میزان استهلاک انرژی تعیین گردید. همچنین به ازای یک زاویه‌ی لبه‌ی جام ثابت با افزایش دبی طول پرتاب افقی سطح فوقانی و تحتانی جت پرتابی افزایش‌ یافته است.

Simulation of the Effect of Flip Bucket Edge Angle on Flow Hydraulic Characteristics

The Flip bucket is one of the spillway components of dams used to dissipate the flow kinetic energy. In these dissipaters, Part of supercritical flow energy due to air friction and partly due to mixing and turbulence in the erosion cavity that is formed at the landing site is dissipated. One of the geometrical parameters affecting the hydraulic performance of flip buckets is the angle of the bucket edge. In this study, using FLOW 3D software and RNG Kε turbulence model, flow on Gavoshan Dam spillway and flip bucket was simulated in order to determine the hydraulic flow characteristics and the effect of bucket edge angle on the hydraulic flow pressure, outlet depth, velocity and developing of outlet jet as well. In order to validate the parameters obtained from numerical analysis, the experimental results of Gavoshan dam spillway hydraulic model have been used. Comparison of the results of numerical model with experimental data indicates acceptable agreement of the numerical results. The results show that increasing the angle of the bucket edge has a little effect on the maximum pressure on the bucket while it increases the depth and decreases the outlet flow velocity of the bucket. The 30° angle was determined as the optimum angle of the flip bucket edge in terms of increasing energy dissipation rate. Also for a fixed flip bucket edge angle with increasing discharge, the horizontal length of the upper and lower nappes of the jet are increased.