بررسی آزمایشگاهی و عددی جریان فوقبحرانی در شیبشکن قائم با کانال دایره یی در بالادست

در شبکههای زیرسطحی، مقطع کانال بالادست شیبشکنها عموما دایرهیی و جریان فوقبحرانی است که خصوصیات جریان در آن با شیبشکنهای معمول که مقطع بالادست و پاییندست آنها مستطیلی )شیبشکن قائم مستطیلی( و جریان زیربحرانی در آنها برقرار است، تفاوت عمدهیی دارد. ترازف از این تحقیق مدلسازی عددی و آزمایشگاهی شیبشکن قائم با کانال دایرهیی در بالادست و کانال مستطیلی در پاییندست است. برای دستیابی به این ترازف، مدل آزمایشگاهی با ارتفاع ۰٫۳۴۵ متر ساخته شد. در مدل آزمایشگاهی، قطر داخلی لولهی بالادست ۰٫۱۹ متر و عرض کانال مستطیلی پاییندست ۰٫۴ متر است. در لولهی بالادست، از جعبهجت برای تغییر عدد فرود و توسعهیافتگی جریان استفاده شد. با استفاده از نرمافزار OpenFOAM جریان نیز به صورت عددی شبیهسازی شد. عمق لبهی شیبشکن، عمق گرداب، عمق پاییندست و میزان اتلاف انرژی در جریان فوقبحرانی با اعداد فرود ۱ تا ۳٫۸ و آبدهی نسبی ۰٫۲۵ تا ۰٫۵ بررسی شد. نتایج نشان داد عمق گرداب شیبشکن در مدل حاضر کمتر از عمق گرداب در شیبشکن قائم مستطیلی است. عمق گرداب و عمق پاییندست با افزایش آبدهی نسبی افزایش مییابند. بازدهی شیبشکن در اتلاف انرژی ورودی بین ۵۰ تا ۷۵ درصد برآورد شد که افت تراز انرژی نسبی آن حدود ۵۰ درصد بیشتر از شیبشکنقائم مستطیلی است. نتایج شبیهسازی عددی نیز تطابق خوبی با مشاهدات آزمایشگاهی داشت و میتوان برای بهینهسازی طرح نهایی با اطمینان از آن استفاده کرد.