بررسی پارامترهای جریان عبوری در سرریز شوت با استفاده از نرم‌افزار flow-3d

در پژوهش حاضر مشخصه‌های هیدرولیکی جریان از جمله سرعت، فشار جریان و اندیس کاویتاسیون در دبی‌های مختلف ورودی با استفاده از نرم‌افزار flow-3d بررسی شده است. نتایج نشان داد که با عبور جریان از روی سرریز اوجی سرعت در مسیر جریان افزایش یافته و در قسمت شوت این افزایش با شیب ملایمی به روند خود ادامه می‌دهد. به‌دلیل شیب تند قسمت تندآب، حداکثر مقدار سرعت جریان در این قسمت رخ داده و نهایتاً با ورود به قسمت حوضچه آرامش انرژی دینامیکی جریان مستهلک و به انرژی پتانسیل تبدیل می‏شود. مقادیر فشار جریان در راستای طولی سرریز نشان داد که مقدار این پارامتر با حرکت از بالادست به پائین‌دست به‏دلیل افزایش سرعت جریان، کاهش می‌یابد و بیشترین کاهش در قسمت انتهایی تندآب رخ می‌دهد. بیشترین مقدار سرعت جریان به‌ازای دبی‌های ورودی 300 (دبی مینیمم طراحی)، 830 (دبی سیلاب 10000) و 2270 (حداکثر دبی محتمل) مترمکعب بر ثانیه برابر با 34.25، 41.80 و 44.90 متر بر ثانیه بوده که در قسمت انتهایی تندآب به دست آمد. همچنین کمترین مقدار فشار جریان به‌ازای دبی‌های مذکور به‌ترتیب برابر 1.23، 1.52 و 5.9- کیلو پاسکال به‌دست آمد. بررسی اندیس کاویتاسیون بر روی کف مجرا نشان داد که کف مجرای سرریز به‌ازای تمامی دبی‌های ورودی در قسمت تندآب با وقوع پدیده کاویتاسیون مواجه می‌گردد. بررسی اندیس کاویتاسیون بر روی دیواره‌های جانبی نشان داد که دیواره‌های قسمت‌های سرریز اوجی، سرریز شوت و بخش‌های ابتدایی تندآب از وقوع پدیده کاویتاسیون در امان هستند. این درحالی است که اندیس کاویتاسیون در قسمت‌های انتهایی تندآب به کم‌تر از مقدار بحرانی 0.2 کاهش می‌یابد. بنابراین، برای اجتناب از وقوع پدیده مخرب کاویتاسیون در این ناحیه، روش هوادهی از کف و دیواره‏های مجرا توصیه می‏شود.

investigation of flow parameters in a chute spillway using flow-3d software

this study investigates the hydraulic characteristics of flow, including flow velocity, pressure, and cavitation index, at various inflow rates using flow-3d. the results indicate that as flow passes over the ogee spillway, the flow velocity increases, and this upward trend continues gradually along the chute section. due to the steep slope of the chute section, the maximum flow velocity occurs here and is eventually dissipated upon entering the stilling basin, where dynamic energy is absorbed. longitudinal pressure distribution along the spillway reveals a reduction in pressure from upstream to downstream, with the most significant decrease occurring at the downstream end of the chute. the maximum flow velocities at inflow rates of 300 (minimum design discharge), 830 (10,000-year flood discharge), and 2270 m³/s (maximum probable flood, p.m.f.) were recorded as 34.25, 41.80, and 44.90 m/s, respectively, at the downstream end of the chute. additionally, the minimum flow pressures for these discharge rates were 1.23, 1.52, and -5.9 kpa, respectively. examination of the cavitation index along the channel bed indicated that cavitation occurs in the chute section under all inflow conditions. however, the cavitation index assessment on the sidewalls showed that the ogee, chute, and initial sections of the chute sidewalls remain unaffected by cavitation. conversely, the cavitation index in the downstream chute sections decreases below the critical threshold, indicating potential cavitation risk in these regions. therefore, to prevent the occurrence of the destructive cavitation phenomenon, the implement of flow aeration method from the floor and sidewalls of the channel is recommended.