بررسی عددی تاثیر زبری بستر بر ضریب دبی جریان و استهلاک انرژی در سرریزهای اوجی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 مهندسی آب-دانشگاه رازی

2 دانشگاه رازی کرمانشاه

چکیده

مدل‌های آزمایشگاهی که قبلا برای بررسی جریان روی سرریزهای اوجی مورد مطالعه قرار گرفته است اکثرا از جنس فیبر شیشه‌ای می‌باشد. این در حالی است که سرریز اوجی در واقعیت از بتن ساخته می‌شود. از این رو هدف از این تحقیق بررسی زبری تاج و بدنه سرریز بر ضریب تخلیه سرریز و استهلاک انرژی می‌باشد که کمتر مورد توجه محققین بوده است. در این پژوهش، به منظور بررسی تاثیر زبری بستر بر خصوصیات جریان سه مقدار 01/0، 1 و 3 میلی‌متر برای زبری در نظر گرفته شد و شبیه‌سازی‌هایی با حل عددی انجام شد. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که با افزایش زبری در دبی‌های کم حدود 6 درصد ضریب دبی نسبت به حالت صاف کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش زبری حدود 50 درصد میزان انرژی در پنجه سرریز در دبی‌های کم کاهش می‌یابد. در این پژوهش، همچنین یک رابطه‌ای برای میزان افت انرژی جریان در سرریز اوجی ارائه شد که دقت مناسبی برای محاسبه مقدار انرژی در ابتدای حوضچه آرامش دارد.

کلیدواژه‌ها


Alhashimi, S.A.M. (2013). CFD modeling of flow over ogee spillway by using different turbulence models. International Journal of Scientific Engineering and Technology Research, 15(2), 1682-1687.
Boes, R.M. and Hager, W.H. (2003). Hydraulic design of stepped spillways. J. Hydraulic Engineering, 129(9), 671-679.
Chanson, H. (1994). Comparison of energy dissipation in nappe and skimming flow regimes on stepped chutes. J. Hyd. Res., 32(2), 213-218.
Chatila, J. and Tabbara, M. (2004). Computational modeling of flow over an ogee spillway. J. Computer and Structures, 82(22), 1805-1812.
Rahmanshahi Zahabi, M. and Shafai Bajestan, M. (2012) Experimental investigation of the effect of chute bed roughness height on energy dissipation. J. Water and Soil Science, 22(2), 96-101. (In Persian)
Daneshfaraz, R., Vakili, S., Majedi-Asl, M. and Rostami, M. (2012). Numerical investigation of upstream face slope and curvature of ogee spillway on flow pattern. J. Environmental Science and Engineering, 5(1), 589-596.
Daneshfaraz, R., Kaya, B., Sadeghfam, S. and Sadeghi, H. (2014). Simulation of flow over ogee and stepped spillways and comparison of finite element volume and finite element methods. J. Water Resource and Hydraulic Eng., 3(2), 37-47.
Fleit, G., Baranya, S. and Bihs, H. (2018). CFD modeling of varied flow conditions over an ogee-weir. J. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 62(1), 26–32.
Fluent Inc. (2006). Fluent 6.3 user guide manual. Lebanon. New Hampshire, USA.
Kamanbedast, A.A., Bahmani, M. and Aghamajidi, R. (2014). The effect of surface roughness on discharge coefficient and cavitations of ogee spillways using physical models. J. Applied Science and Agriculture, 9(6), 2442-2448.
Pagliara, S. and Chiavaccini, P. (2006). Energy dissipation on block ramps. J. Hydraulic Engineering, 132(1), 41-48.
Rahmanshahi Zahabi, M. and Shafai Bajestan, M. (2012). Experimental investigation of the effect of chute bed roughness height on energy dissipation. J. Water and Soil Science (Agricultural Science), 22(2), 95-106. (In Persian)
Savage, B.M. and Johnson, M.C. (2001). Flow over ogee spillway: physical and numerical model case study. J. Hydraulic Engineering, 127(8), 640-649.
Toozandehjani, M. and Kashefipour, M. (2012). Investigation of the head loss of ogee spillway and the length of hydraulic jump due to the confliction of the stream lines over the body of ogee spillway. J. Irrigation and water engineering, 8(2), 1-13. (In Persian)
Zeynali, R.I. (2007). Ilkhanipour model for diversion dams. Proc. of 9nd International Symposium on Fluid control measurement and visualization, Tallahassee, USA.