بررسی عددی اثرات پله منفی بر مشخصات پرش هیدرولیکی در حوضچه های آرامش واگرا و جریان های دوپایا درحوضچه

پرش هیدرولیکی برای استهلاک انرژی در پایین دست سازه های هیدرولیکی ازجمله سرریزسدها، تندآب ها، آبشارها و دریچه ها مورد استفاده قرار می گیرد. حوضچه های آرامش واگرا باتوجه به داشتن نسبت عمق ثانویه و طول کم تر پرش و هم چنین اتلاف انرژی بیش تر، نسبت به حوضچه های کلاسیک دارای عملکرد بهتری هستند. یکی از مشکلات بزرگ حوضچه های واگرا استعداد تشکیل جریان های نوسانی و دوپایا در آن ها است. در این حالت خاص، جریان جداشده ازیکی از دیواره های حوضچه با برخوردبه دیواره ی مقابل و با ادامه این رفت و برگشت سبب تشکیل یک پرش هیدرولیکی نامتقارن و درعین حال نوسانی و ماندگار می شود. این جت جریان می تواند به پایین دست کانال ادامه پیدا کرده و سبب فرسایش شدید بستر شود. به کارگیری پله منفی در حوضچه سبب شکل گیری قطعی پرش و تثبیت موقعیت آن می شود و از گسترش آن به خارج از حوضچه (تشکیل پرش های نوسانی و دوپایا) جلوگیری می نماید. تاکنون بررسی های عددی مختلفی در رابطه با پرش هیدرولیکی در حوضچه های آرامش واگر انجام شده است، اما در مورد تاثیر پله منفی برمشخصات هیدرولیکی پرش. شبیه سازی عددی انجام نشده است. همین امر ضرورت مطالعه و بررسی دراین زمینه را تاکید می نماید. در این تحقیق برای شبیه سازی پرش ابتدا با استفاده از نرم افزار gambit هندسه مدل تعریف شد، سپس مش بندی مناسب منطبق برهندسه مدل. مشخص گردید. پس از انتقال خروجی مدل به نرم افزار fluent با استفاده ازمدل آشفتگی k-ε استاندارد و تعیین پارامترهای موثر، شبیه سازی انجام شد. هم چنین ازروش حجم سیال (volume of fluid) برای پیش بینی پروفیل سطح آب درپرش هیدرولیکی استفاده شد، سپس نتایج حاصل از مدل عددی با نتایج حاصل از اندازه گیری آزمایشگاهی مقایسه گردید و نشان داده شد که تطابق خوبی وجود دارد. در نهایت با استفاده از نتایج عددی تغییرات نسبت به عمق ثانویه، طول نسبی پرش و میزان تلفات نسبی انرژی به سبب وجود پله منفی مورد بررسی قرارگرفت. هم چنین احتمال وقوع جریان های موسوم به دوپایا که عمده ترین مشکل این گونه حوضچه ها است درحضور المان های نامبرده مورد بررسی گردید.