بررسی افت انرژی در پرتاب‌کننده جامی دندانه‌ای و مثلثی دندانه‌ای در شرایط آزمایشگاهی و عددی

استفاده از پرتاب‌کننده‌های جامی و مثلثی با شکل‌های مختلف، به‌دلیل ایمنی و استهلاک بهتر انرژی برای محافظت از بستر پایین‌دست ابنیه‌های آبی و همچنین مزایای اقتصادی نسبت به سایر مستهلک‌کننده‌های انرژی بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف این پژوهش بررسی افت انرژی جریان عبوری در سرریز جامی دندانه‌ای و مثلثی دندانه‌ای در شرایط آزمایشگاهی و عددی است. مدل‌سازی فیزیکی و عددی در یک فلوم مستطیلی به طول 9 متر، عرض 0/5 متر و ارتفاع 0/5 متر و سرریز جامی و مثلثی با دندانه با ابعاد مشخص مطابق استاندارد usbr در شدت‌جریان‌های مختلف در شرایط آزمایشگاهی و عددی استفاده شد. میزان افت انرژی در سرریز جامی دندانه‌ای 71/4 درصد و مثلثی دندانه‌ای 74/8 درصد در شرایط آزمایشگاهی به‌دست آمد که نشان داد سرریز مثلثی دندانه‌ای در زمینه اتلاف انرژی عملکرد مناسب‌تری نسبت به سرریز جامی دندانه‌ای دارد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد، شکل هندسه سرریز و وجود دندانه در انتهای سازه عامل مهم و تاثیرگذاری در میزان اتلاف انرژی جریان‌های عبوری از سرریزهای جامی دندانه‌ای و مثلثی دندانه‌ای دارد که باعث شکسته و فشرده‌شدن بیشتر خطوط جریان عبوری و به‌تبع آن افزایش سرعت در لحظه پرتاب و درنهایت اتلاف نسبی انرژی بیشتر در پایین‌دست سازه می‌شود. پس از تعیین عملکرد بهتر سرریز مثلثی دندانه‌ای در اتلاف انرژی، به شبیه‌سازی عددی سرریز مثلثی دندانه‌ای به روش محاسبات عددی در نرم‌افزار flow-3d پرداخته شد. نتایج تحلیل نشان داد که میزان اتلاف انرژی در سرریز مثلثی دندانه‌ای در محاسبات عددی 87/5 درصد بود که نشان‌دهنده همسو بودن و صحت آزمایش‌های انجام‌شده با شرایط آزمایشگاهی است.

investigating the energy loss in the dentated flip bucket and dentated triangular sill spillways in laboratory and numerical conditions

the application of flip bucket and triangular launchers with different shapes has been given more attention due to safety and better energy consumption to protect the downstream bed of water structures, as well as economic benefits compared to other energy consumers. the objective of this research was to investigate the energy loss of the passing flow in the dentated flip bucket and dentated triangular sill spillways in laboratory and numerical conditions. physical and numerical modeling was used in a rectangular flume with a length of 9 meters, a width of 0.5 meters, and a height of 0.5 meters, flip bucket, and triangular spillways with dentated with specific dimensions according to the usbr standard in different discharges intensities in laboratory and numerical conditions. the amount of energy loss in the dentated flip bucket spillway was 71.4% and the dentated triangular sill spillway was 74.8% in laboratory conditions, which showed that the dentated triangular sill spillway has a better performance in terms of energy loss than the flip bucket and triangular spillway. the results showed that the shape of the spillway geometry and the presence of the dentated at the end of the structure is an important and influential factor in the amount of energy loss of the currents passing through the dentated flip bucket and dentated triangular sill spillways, which causes more broken and compressed flow lines and, as a result, an increase in speed at the moment. the launch and finally the relative loss of energy is more downstream of the structure. after determining the better performance of the dentated triangular sill spillway in energy loss, the numerical simulation of the dentated triangular sill spillway was performed using the numerical calculation method in flow-3d software. the results of the analyses indicated that the amount of energy loss in the dentated triangular sill spillway in the numerical calculations was 87.5%, which showed the alignment and correctness of the tests performed with the laboratory conditions.