بررسي اثر تغيير طول سرريز جانبي واقع در كانال هاي U شكل بر سطح آزاد و الگوي جريان با استفاده از شبيه‌سازي عددي

Effects of Length Variation of Side Weir Located on U-Shape Channel on Free Surface and Flow Pattern

كانال­ هاي U شكل به همراه سرريز­هاي جانبي به‌عنوان مقطع مبدل كانال­ هاي مستطيلي به دايره اي دريچه ­هاي آدم­رو (Manhole) در شبكه­ هاي دفع فاضلاب شهري مورد استفاده مهندسان علم هيدروليك قرار مي­گيرند. در تحقيق حاضر، آشفتگي ميدان جريان و تغييرات سطح آزاد واقع در كانال­هاي U شكل داراي سرريز جانبي با استفاده از مدل آشفتگي RNG k-ε و طرح VOF شبيه­ سازي شده است. مقايسۀ بين نتايج عددي و آزمايشگاهي نشان مي­دهد كه مدل عددي تغييرات سطح آزاد جريان، ضريب دبي، انرژي مخصوص و مقادير مختلف دبي گذرنده از روي سرريز جانبي با طول­ هاي مختلف را با دقت مناسبي شبيه­ سازي مي­كند. اثر تغيير طول سرريز جانبي بر سطح آزاد و الگوي جريان واقع در كانال­ هاي U شكل نيز بررسي شده است. در بالادست سرريز جانبي تغييرات سطح آزاد جريان براي سرريز كوتاه­تر ناچيز و اثر آن قابل چشم ­پوشي است. براي سرريزهاي جانبي با طول مختلف، مقدار سرعت عرضي از ابتداي سرريز تا وسط دهانۀ سرريز در حال افزايش است و با پيشروي به سوي انتهاي پايين ­دست سرريز جانبي اين سرعت با كاهش روبه­ رو مي­ شود. با افزايش طول سرريز جانبي، مقدار حداقل زاويۀ ريزشي جت جريان كاهش مي­يابد. براي كانال­ هاي داراي سرريز جانبي با طول متفاوت، جريان ثانويۀ بعد از سرريز جانبي به ­وجود مي­آيد كه سلول جريان ثانويه مذكور با پيشروي به سمت پايين ­دست كانال اصلي توسعه مي­يابد. اختلاف انرژي مخصوص در بالادست و پايين­ دست سرريز جانبي براي سرريزهاي جانبي كوتاه و بلند به­ ترتيب 18/1 و 94/2 درصد محاسبه شده است.