شبیه‌سازی عددی تاثیر شیب بستر کانال بر عملکرد هیدرولیکی سرریز جانبی مستطیلی لبه‌تیز با رژیم‌های زیر و فوق‌بحرانی

سرریزهای جانبی از انواع سازه‌های هیدرولیکی می‌باشند، که با اهداف متفاوت در سیستمهای انتقال آب بکار گرفته می‌شوند. در اکثر عملیات های احداث کانال‌های آبیاری و انتقال آب، براساس شرایط توپوگرافی زمین، کف کانال‌ها شیب‌دار اجرا می‌شود. هدف از تحقیق حاضر، بررسی عددی تغییرات شیب بستر کف و ارزیابی عملکرد سرریز جانبی در شرایط سیلابی و رژیم جریان فوق‌بحرانی و زیربحرانی می‌باشد. برای شبیه‌سازی جریان از روش دینامیک سیالات محاسباتی و نرم افزار ®flow-3d و از مدل آشقتگی rng استفاده شد. با بررسی پروفیل سطح جریان عبوری از سرریزها در شیب بستر متفاوت مشاهده گردید که در یک شیب ثابت، در رژیم جریان زیربحرانی، روند پروفیل سطح از ابتدا تا انتهای سرریز افزایشی و در رژیم جریان فوق‌بحرانی کاهشی است. با افزایش شیب بستر کانال اصلی، سطح جریان عبوری از روی سرریز کاهش می‌یابد. به‌طور متوسط با تغییر رژیم از زیربحرانی به فوق‌بحرانی، راندمان سرریز 11.21 درصد کاهش یافت. افزایش شیب بستر باعث کاهش راندمان سرریز و ضریب دبی در رژیم جریان زیربحرانی تا 14.54 درصد و در رژیم جریان فوق‌بحرانی تا 9.26 درصد شد. افزایش ضریب دبی با افزایش ارتفاع سرریز، بین 4.6 تا 7.8 درصد متغیر بود. با افزایش شیب بستر کانال، سرعت در امتداد طولی سرریز، در رژیم جریان زیربحرانی و فوق‌بحرانی به ترتیب 10.88 و 6.17 درصد افزایش و سرعت عرضی در امتداد عرضی برای رژیم جریان زیربحرانی و فوق‌بحرانی به ترتیب 22.23 و 4.8 درصد کاهش یافت.

numerical simulation of the effect of channel bed slope on the hydraulic performance of sharp-crested rectangular side weir with subcritical and supercritical regimes

side weirs are types of hydraulic structures, which are used for different purposes in water transmission systems. in most of the construction operations of irrigation channels and water transfer, based on the topographic conditions of the land, the bottom of the channels is sloped. the purpose of this research is to numerically investigate the changes in the slope of the bottom bed and evaluate the performance of the side weirs in flood conditions and supercritical and subcritical flow regimes. to simulate the flow, cfd method and flow-3d® software and rng turbulence model were used. by examining the surface profile of the flow passing through the weirs at different bed slopes, it was observed that in a fixed slope, in the subcritical flow regime, the surface profile trend is increasing from the beginning to the end of the weir, and decreasing in the supercritical flow regime. as the slope of the main channel bed increases, the level of flow passing over the weir decreases. on average, by changing the regime from subcritical to supercritical, the weir efficiency decreased by 11.21%. increasing the bed slope decreased the weir efficiency and discharge coefficient in the subcritical flow regime up to 14.54% and in the supercritical flow regime up to 9.26%. the increase in discharge coefficient with the increase of the weir height varied between 4.6 and 7.8 percent. with the increase of the slope of the channel bed, the velocity along the weir in the subcritical and supercritical flow regimes increased by 10.88 and 6.17%, respectively, and the transverse velocity decreased by 22.23 and 4.8 percent, respectively for the subcritical and supercritical flow regimes.