بررسی عملکرد سرریزهای کلید پیانویی با استفاده از مدلسازی عددی

اخیراً به منظور افزایش دبی های سیلاب و ملاحظات سختگیرانه ایمنی سد ، بسیاری از سدهای موجود برای ارتقای ظرفیت هیدرولیکشان به بازسازی سرریز احتیاج دارند که در این مورد مطالعات وسیعی در خصوص جایگزینی سرریز های جدید و کار آمد:کنگره ای (labyrinth) و کلید پیانویی (pkw) به جای سرریز های قدیمی تر از جمله: سرریزهای اوجی،دریچه دار،لاستیکی و لبه پهن انجام شده است. مطالعات موردی در قالب مدلهای فیزیکی برای تعدادی از سدها انجام گرفته و نتایجی نیز از مدلها گزارش گردیده اند. لیکن تاکنون معیار های جامعی برای طراحی آنها و یا یک شیوه طراحی استاندارد پذیرفته شده عمومی ارائه نشده است.محققین مختلف به این نتیجه رسیده اند که به دلیل تعدد پارامترهای هندسی مختلف در سرریزهای غیرخطی و پیچیدگی جریان در این سرریزها،مطالعات منظم،گسترده و بلند مدتی نیاز است تا یک روش استاندارد برای طراحی این نوع سرریزها استخراج شود. به نظر می رسد استفاده از مدل های عددی سه بعدی،با توجه به ماهیت جریان در این سازه ها، می تواند یک راه حل مناسب برای مطالعه چنین سازه هایی باشد.با استفاده از این مدل ها،علاوه بر کاهش هزینه های ساخت مدل های فیزیکی می توان در زمان نیز صرفه جویی کرد.قبل از استفاده از مدل های عددی،ابتدا باید میزان کارایی آنها در ارائه نتایج درست مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق ،جریان در سرریزهای PK (به عنوان نوعی از سرریزهای غیرخطی) با استفاده از مدل عددی سه بعدی FLOW_3D شبیه سازی شده است و نتایج حاصل با اطلاعات آزمایشگاهی مورد مقایسه قرارگرفته است . در این خصوص، مدل عددی از نمونه فیزیکی آزمایشگاه دانشگاه Utah ، ساخته شده و شرایط مختلف جریان روی مدل عددی نیز با توجه به مدل فیزیکی ذکر شده شبیه سازی شده است. مدل آشفتگی مناسب برای مدلسازی عددی RNG انتخاب شده و تعداد مناسب سلول ها برای این مدل سازی با توجه به تست های مختلف ،مشخص گردیده . هدف اصلی در این تحقیق،ارائه نمودار دبی- اشل و ضریب آبگذری حاصل از مدل عددی و مقایسه آن با نمودار دبی- اشل و ضریب آبگذری مدل آزمایشگاهی ارائه شده در پایان نامه آقای Ricky M.Anderson تحت عنوان Piano Key Weir Head Discharge Relationships است. تا در صورت درست بودن نتایج عددی،استفاده از مدل عددی سه بعدی FLOW_3D به عنوان ابزاری برای تحلیل سرریزها ی PK توصیه شود. در انتها داده های بدست آمده پس از تثبیت جریان در مدل عددی نسبت به اعداد متناظر استخراج شده از تحقیق آقای ریکی اندرسون خطای محسوسی نداشته و ضرایب انطباق برای پارامتر دبی و هد بیشتر از 0/99 و برای ضریب آبگذری در حدود 0/98 درپنج سرریز متفاوت مشاهده شده است. این نتایج حاکی از آن است که احتمالاً با تقریب خوبی می توان سرریز کلید پیانویی را با استفاده از روش های عددی مدلسازی نمود.

کلیدواژه ها:

سد ، سرریز ، سرریز های غیر خطی ، سرریزهای کنگره ای ، سرریز های کلید پیانویی