جواد مظفری

سرریزهای کنگره‌ای معمولاً در نقاطی از رودخانه که عرض بستر محدود است، برای افزایش ظرفیت عبور جریان جانمایی می‌شوند. در این پژوهش، به منظور بررسی فرآیندهای آبشستگی در پایین‌دست سرریزهای کنگره‌ای، شبیه‌سازی با نرم افزار FLOW 3D مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا مدل آزمایشگاهی شامل سرریز کنگره‌ای مثلثی با L/W برابر با 1.58 در کانالی با عرض 80 سانتیمتر و طول 12 متر استفاده شد. شبیه سازی انجام شده با نرم افزار، نشان داد که با انتخاب صحیح اندازه شبکه، مدل k-e RNG و مدل انتقال رسوب میر پیتر-مولر، توانایی تعیین مکان و مقدار بیشینه آبشستگی را با خطای کمتر از دو درصد دارد. در ادامه برای بررسی فرآیند آبشستگی، در نسبت بزرگنمایی 2، 2.5 و 3 شبیه سازی برای هدهای نسبی 0.1، 0.2، 0.3 و 0.4 انجام گردید. بررسی‌ها نشان داد که بیشینه عمق آبشستگی در نقطه اتصال سرریز به دیواره کانال اتفاق می‌افتد. بنظر می‌رسد وجود انحنای عرضی جریان در دیواره‌های کناری سرریز و برخورد تیغه‌های ریزشی به دیواره، سبب ایجاد آشفتگی جریان در کناره‌ها و آبشستگی بیشتر رسوبات در کناره‌ها شده است. نتایج نشان داد که با افزایش بزرگنمایی، آبشستگی افزایش می یابد، اما این افزایش در هدهای نسبی بزرگتر، تسریع خواهد شد. برای هد نسبی 0.1 و با افزایش نسبت بزرگنمایی از 1.58 به 3، در حدود 40 درصد افزایش آبشستگی بوجود آمده است. این افزایش برای هدهای نسبی 0.2، 0.3 و 0.4 به ترتیب برابر با 62 درصد، 88 درصد و 107 درصد بوده است. با افزایش نسبت بزرگنمایی، زاویه راس و زاویه سرریز با دیواره کاهش می یابد. این مساله سبب افزایش انحنای جریان و حرکت جریان به سمت دیواره ها، برخورد تیغه ریزشی به دیواره ها و نهایتا افزایش بیشتر آشفتگی گردد و نهایتا مقدار آبشستگی افزایش می یابد. اما این افزایش در نسبت بزرگنمایی بزرگتر بسیار سریعتر رخ داده است. بنابراین، افزایش هد نسبی در نسبت بزرگنمایی بزرگتر، سبب افزایش سریعتر تداخل تیغه ریزش و افزایش سریعتر انحنای عرضی جریان شده است. بررسی‌ها نشان داد که با افزایش نسبت بزرگنمایی شدت آشفتگی افزایش یافته و در نتیجه انرژی آشفتگی نیز افزایش می یابد. اما مقدار اتلاف انرژی آشفتگی بسیار بیشتر از افزایش انرژی آشفتگی است. این مساله نشان می دهد که با افزایش بزرگنمایی و کاهش زاویه سرریز با دیواره و در نتیجه افزایش انحنای عرضی جریان و برخورد تیغه ریزشی با دیواره، جریان به سوی آشفتگی و اتلاف انرژی زیاد و در نتیجه افزایش آبشستگی پیش می رود. به همین دلیل استفاده از نسبت بزرگنمایی بزرگتر می تواند علاوه بر آبشستگی بیشتر در هد نسبی کم، می تواند سبب آبشستگی بسیار زیادی در هدهای نسبی بزرگتر گردد. بنابراین استفاده از نسبت بزرگنمایی کوچک تر از نظر آبشستگی مناسب تر به نظر می رسد.