عملکرد هیدرولیکی جریان دو فازی آب و هوا بر روی تنداب های پلکانی با موانع بلوکی

تنداب پلکانی یکی از مهمترین و پرکاربردترین سازه های هیدرولیکی در محیط های آبی اعم از بستر رودخانه ها، سرریز سدها، تصفیهخانه ها و کانال های انتقال آب می باشد. از مشخصه های عملکردی این سازه می توان به استهلاک قابل توجه انرژی جنبشی جریان عبوری و تشکیل جریان دوفازی آب و هوا آنها اشاره نمود. در این تحقیق، به منظور بررسی افزایش کارایی این سازه هیدرولیکی در شرایط مختلف بهره برداری و نیز کاهش ابعاد سازه ای، از موانع بلوکی با چینش متناوب بر روی مدل فیزیکی یک نمونه تنداب پلکانی ساده استفاده شده است. سپس با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی، مدل عددی تنداب پلکانی مذکور در نرم افزار flow-3d توسعه داده شد و شاخص های طراحیِ اینگونه سازه ها نظیر آستانه هواگیری طبیعی، رژیم های مختلف جریان عبوری، میزان پراکنش انرژی جریان، توزیع سرعت و غلظت هوای ورودی به جریان در امتداد تنداب پلکانی ساده و بلوکدار مورد ارزیابی قرار گرفتند. در توسعه مدل عددی تنداب پلکانی از موانع بلوکی با ابعاد هندسی متغیر استفاده گردید. برای شبیه سازیِ آشفتگیِ جریان دوفازی از مدل آشفتگی k-ε و برای تعیین نیمرخ سطح ازاد جریان از روش vof استفاده شد. صحت سنجی مدل عددی، بر اساس یافته های آزمایشگاهی بهشتی و خسروجردی (1392) انجام پذیرفت که نتایج مدل انطباق مناسبی با نتایج آزمایشگاهی نشان داد. نتایج تحقیق نشان داد که بکارگیری موانع بلوکی با ابعاد هندسی معین در امتداد جریان بر روی تندابهای پلکانی، نقش بسزایی در میزان استهلاک انرژی جریان و افزایش هواگیری طبیعی داشته است و با افزایش تدریجی دبی جریان عبوری، رژیم جریان از نوع ریزشی بیشتر غالب خواهد بود.