بررسی عددی تاثیر زبری بستر بر استهلاک انرژی و کاویتاسیون در سرریزهای شوت

استفاده از زبری پیوسته در بستر تنداب در شرایط برابر با روش‌های متداول استهلاک انرژی مانند حوضچه‌های آرامش، سرریزهای پلکانی، پرش اسکی و استقرار موانع در بستر تنداب می‌تواند روشی کارآمد برای افزایش استهلاک انرژی جریان در این سازه‌ها باشد. در این پژوهش تاثیر زبری بستر تنداب بر میزان استهلاک انرژی جنبشی جریان مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، رابطه عمومی بدون بعد توسعه داده شده و پس از واسنجی حل عددی با نتایج آزمایشگاهی، میزان استهلاک انرژی سازه در سه شیب 15، 22/5 و 30 درجه، با شش زبری 0/005، 0/0072، 0/0111، 0/016 و 0/022 متر و بدون زبری (شاهد) و سه دبی 0/07، 0/09 و 0/11 متر مکعب بر ثانیه، بررسی شد. بر اساس نتایج حاضر با ایجاد زبری ممتد در بستر تنداب، استهلاک انرژی افزایش می‌یابد. همچنین، با افزایش شیب تنداب، نسبت استهلاک انرژی در طول سرریز زبر به سرریز صاف افزایش می یابد. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار استهلاک انرژی نسبی در حضور زبری، مربوط به شیب 22/5 درجه و برای زبری 22/2 میلی‌متر (85%) بوده و کمترین استهلاک انرژی نسبی نیز در حالت شاهد (25%) مشاهده شد. بنابراین، استفاده از بستر تنداب طبیعی بدون پوشش بتنی، از جنبه محیط‌زیست و قابلیت استهلاک انرژی، قابل توصیه است.

numerical study of the rough bed impact on energy dissipation and cavitation on chute spillways

using a rough bed for spillway compare to common dissipation methods such as stilling basins, stepped spillways, ski jumps, and bed elements may be more efficient to boost energy dissipation. in this research, the impact of spillway continuous bed roughness on energy dissipation was investigated. for this purpose, a non dimensional relationship was developed, and by calibrating the numerical model based on the present experimental study, energy dissipation over the spillway for three slopes of 15, 22.5, and 30 (degree) with six roughness sizes of 0.0, 0.005, 0.0072, 0.0111, 0.016, and 0.022 (m) and three discharges of 170, 110, and 90 (lit/s) was investigated. based on the present results, using a rough bed spillway will increase energy dissipation. also, the ratio of energy lost per meter length of rough bed spillway to that of smooth spillway increases by chute slope. the results showed that the highest amount of relative energy consumption in the presence of roughness was related to the slope of 22.5 degrees and 22.2 mm for roughness (85%), and the lowest relative energy consumption was observed in the control state (25%). as a result of the present study, a natural rough bed without concrete coating has befitted in terms of environmental aspects, construction cost, and energy loss.