بررسي عددي استهلاك انرژي شيب‌شكن قائم با لبه‌ دندانه‌اي افقي

شيب‌شكن‌هاي قائم سازه‌اي پركاربرد در كانال‌هاي آبياري و زهكشي بوده كه به منظور كاهش شيب تند كانال مورد استفاده قرار مي‌گيرند. پايين‌دست شيب‏شكن به حوضچه آرامش منتهي مي‏گردد كه نقش استهلاك انرژي جريان را به‏عهده دارد. در تحقيق حاضر سعي گرديده است تا اثر دندانه‏دار كردن لبه اين سازه بر ميزان استهلاك انرژي و ساير پارامترهاي هيدروليكي آن به صورت عددي مورد ارزيابي قرار گيرد. به همين منظور، دو تعداد لبه، با دو ابعاد نسبي، در نظر گرفته شده و محدوده عمق بحراني نسبي نيز بين 0.2 تا 0.35 انتخاب شده است. از نرم‏افزار Flow3D با دو مدل آشفتگي k-ε و RNG براي انجام مدل‏سازي استفاده گرديد. نتايج نشان داد كه مدل آشفتگي RNG در مقايسه با مدل آشفتگي kε تطابق خوبي با مقادير آزمايشگاهي دارد. همچنين، نتايج حاكي از آن است كه استفاده از شيب‌شكن قائم با لبه‌هاي دندانه‌اي افقي در مقايسه با شيب‌شكن قائم ساده، استهلاك انرژي، عمق نسبي پايين‌دست، طول ريزش جت و شدت آشفتگي ايجاد شده را افزايش مي‌دهد. افزايش ابعاد لبه و كاهش تعداد آن‌ها نيز استهلاك انرژي جريان را افزايش داده و محدوده عدد فرود پايين‌دست را كاهش مي‌دهد. تعداد 3 عدد لبه دندانه‌اي با ابعاد نسبي 0.15 بيشترين اغتشاش در خطوط جريان پايين‌دست ريزش جت را سبب شده و مي‌تواند استهلاك انرژي، عمق ثانويه مورد نياز جهت تشكيل پرش هيدروليكي و طول حوضچه آرامش را به ترتيب 12، 19 و 15 درصد كاهش دهد.