بررسی عددی هندسه دیوارهای هدایت در جریان ورودی به سرریز سد (مطالعه موردی سد کارون 3)

یکی از اجزا مهم در هیدرولیک سدها، سرریزها هستند. مبنای طراحی سرریزهای اوجی، پروفیل زیرین جریان عبوری از سرریز لبه‌تیز است. چنانچه پروفیل سرریز اوجی در حالت دبی حداکثر از پروفیل زیرین جریان عبوری از سرریز لبه‌تیز تبعیت نماید، فشار وارده به کف سرریز برابر با صفر می‌شود. بنابراین، در این مقاله به طراحی سرریز اوجی براساس پروفیل زیرین جریان عبوری از سرریز لبه‌تیز مستطیلی حاصل از شبیه سازی عددی در حالت دو بعدی قائم و سه‌بعدی و مقایسه آن با پروفیل استاندارد سرریز اوجی پرداخته شده است. نتایج نشان داد که پروفیل استاندارد سرریز اوجی و پروفیل زیرین به دست آمده از حالت دو بعدی کاملاً بر یکدیگر منطبق شدند ولی در مقایسه با پروفیل سه‌بعدی تفاوت‌هایی مشاهده شد، که این مهم به عدم در نظر گرفتن دیوار هدایت ها در داخل مخزن سد مرتبط بود. با توجه به تحلیل ها، درصورتی که جریان ورودی به سرریز به صورت موازی با محور آن باشد پروفیل زیرین سرریز لبه‌تیز در تطابق کامل با پروفیل استاندارد خواهد بود. از آنجا که هندسه دیوار هدایت سرریزها معمولاً بوسیله ساخت مدل فیزیکی در آزمایشگاه بوده و این عمل نیز اغلب بصورت سعی و خطا و با هزینه زیاد انجام می‌شود، در این مقاله بر اساس مطالعه موردی سرریز سد کارون 3، سعی شده است با استفاده از مدل‌سازی عددی نزدیکترین هندسه به هندسه‌ دیوار هدایت سرریز که کمترین اختلاف را در سرعت های عرضی ایجاد نماید، به دست آید. این روش باعث خواهد شد تا روند طراحی و مدل‌سازی فیزیکی سرریز نیز از نظر زمانی و اقتصادی بهینه تر و سریعتر انجام شود.

numerical investigation of guide walls geometry at the entrance of dam spillway (case study: karun-3 dam)

one of the most important hydraulic structures in a dam is the spillway. the design of the ogee spillway crest is based on the lower profile of the free flow jet passing through the sharp crested weir. when the downstream ogee spillway profile for the design discharge conforms to the lower profile of the free jet passing through the sharp crested weir, the pressure on that surface of the spillway becomes zero. in this study, the design of the ogee spillway was performed initially based on both two and three dimensional numerical modeling and then compared to the usbr standard method. the comparison of the final numerical and analytical results showed that although the vertical two dimensional outputs were completely in agreement with the usbr standard profile, the three dimensional profiles were different because in this model, guide walls were not considered. according to the analysis, if the flow entering the spillway is parallel to its axis, the lower profile of the sharp edge spillway will be in complete agreement with the standard profile. since, the design of guide wall geometry for ogee spillways is carried out using physical modeling which iteratively revises during a high cost trial and error procedure, this research based on the case study of the spillway of karun 3 dam has been tried using numerical modeling. the closest geometry to the geometry of the overflow guide wall was obtained which creates the least difference in transverse velocities. in this way, the design of guide walls can be done with more accuracy and low cost in comparison to physical modeling.