بررسی عددی و آزمایشگاهی تاثیر المان های گوه ای شکل بر پارامترهای هیدرولیکی و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی در جریان رویه ای

سرریز پلکانی یک طرح هیدرولیکی مقرون بصرفه جهت مستهلک نمودن انرژی جریان آب عبوری از روی سرریز است. بدلیل وجود برخی محدودیت ها در سرریزهای پلکانی، در این تحقیق برای افزایش و بهبود اثربخشی استهلاک انرژی طرحی درنظر گرفته شده است. بدین منظور تاثیر وجود المان های گوه ای شکل برتغییرات سرعت و فشار روی پله، ارتفاع آب پایین دست سرریز و در نتیجه استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا ابتدا با استفاده از مدل عددی Flow-3D چندین شکل از المان های گوه ای شکل با تغییر در چیدمان گوه ها و تغییر در میزان دبی مورد بررسی قرار گرفته و مدل مناسب ازجنبه بیشترین استهلاک انرژی در آزمایشگاه ساخته و مورد مطالعه قرار گرفته است. در آزمایشگاه 25 آزمایش بر روی 5 مدل فیزیکی، با تغییر در چیدمان گوه ها و دبی های متفاوت انجام گردید و با سرریز پلکانی ساده (بدون المان گوه ای) مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می دهدکه افزودن المان های گوه ای بر روی سرریز پلکانی موجب کاهش سرعت و کاهش ارتفاع آب در پایین دست سرریز به ترتیب تا حدود 80% و 30% و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی تا حدود 7/2 برابر افزایش یافته است. با ترسیم پروفیل های توزیع فشار در لبه قایم پله و روی کف پله ملاحظه شد که فشار منفی روی کف پله به فشار مثبت تبدیل شده و فشار منفی در مقطع قایم تا حدود 96% کاهش و فشار مثبت در مقطع قایم تا حدود 2 برابر افزایش می یابد. همچنین با افزایش تراکم المان ها نتایجی که موجب افزایش استهلاک انرژی می شود چشمگیرتر است.