بررسی عددی میدان جریان روی سرریز اوجی تحت تاثیر شکل تاج و شیب وجه بالادست سرریز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آیت الله العظمی بروجردی، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، دانشگاه آیت اله العظمی بروجردی(ره)

10.22091/cer.2022.7342.1329

چکیده

در این پژوهش دو سرریز اوجی با تاج بیضوی و الگوی USBR در دو حالت وجه بالادست قائم و مایل با شیب 3H:3V و به‌ازای سه هد مختلف He/Hd=0.5 ، He/Hd=1 و He/Hd=1.33 مورد شبیه‌سازی قرار گرفتند و نتایج حاصل از تغییرات پارامترهای موثر نظیر دبی، سرعت و فشار در طول هر یک از سرریز‌ها مورد بررسی قرار گرفت. صحت سنجی نتایج نشان داد مدل عددی Flow3d از توانایی بالایی برای شبیه سازی میدان جریان روی سرریز اوجی برخوردار است. مقایسه دبی آمده از مدل عددی با داده‌های آزمایشگاهی ماینورد نشان داد میانگین خطای محاسباتی مدل‌های عددی زیر 3 درصد می‌باشد. بررسی میدان فشار نشان داد در ارتفاع هد برابر هد طراحی (He/Hd=1)، فشارها نزدیک فشار اتمسفر می‌باشند و فشار منفی روی تاج سرریز ایجاد نشده است اما در هد بالاتر از هد طراحی روی سرریز فشار منفی بوجود خواهد آمد. مقدار فشار منفی ایجاد شده در ابتدای تاج سرریز USBR نسبت به مقدار فشار منفی تاج سرریز بیضی شکل بیشتر است و دلیل این فشارهای منفی بزرگ در سرریز USBR به عدم پیوستگی در تاج و جدایی بیشتر خطوط جریان از روی آن ارتباط دارد. همچنین نتایج نشان داد که سرریز اوجی با تاج بیضی شکل عملکرد نسبتا بهتری در جریان عبوری از روی سرریز دارد و در این سرریزها امکان عبور دبی‌ بیشتر با ایمنی بالاتری فراهم می‌شود. همچنین شیب‌دار کردن وجه بالادست سرریز باعث تغییر در ضریب تخلیه و نهایتاً میزان دبی عبوری جریان از روی سرریز می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of the flow field on the Ogee spillway under the influence of the crest shape and slope of the upstream face of the spillway

نویسندگان [English]

  • Mehdi Komasi 1
  • Mehdi Lak 2
1 َUniversity of Ayatollah Boroujerdi, Iran
2 Civil Engineering
چکیده [English]

In this study,, two Ogee Spillways with elliptical crest and USBR were simulated in both vertical upstream face state and inclined one with slope 3H:3V for three different heads He / Hd = 0.5, He / Hd = 1 and He / Hd = 1.33. and the results of changes in effective parameters such as flow rate, velocity and pressure were evaluated.
In this study, the results of Maynard’s Experimental model have been used to simulation and validate numerical results. The average errors of computed discharge compared with Maynard’s experimental data were less than 3%. Evaluation of the pressure field showed that at the head equal to the design head (He / Hd = 1), the pressures are close to atmospheric pressure and no negative pressure is created on the ogee crest, but at the head more than the design head there will be negative pressure on the overflow. the study of the pressure field showed that the amount of negative pressure in the USBR crest is higher than the amount of negative pressure in the elliptical crest, which is due to the lack of coherence in the crest and more separation of flow lines from it. The Ogee spillway with the elliptical crest has a relatively better performance in passing the flow and in these spillways, it is possible to pass more discharge with higher safety. Also inclining upstream face of spillway causes a change in the discharge coefficient and finally the flow rate through the spillway.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ogee Spillway
  • numerical simulation
  • Flow3D
  • Finite Volume
  • Pressure distribution
CAPTCHA Image