بررسی عددی اندرکنش هیدرودینامیکی فرآیند تخلیه از مجرا در مخازن لایه بندی شده

موضوع تخلیه جریان از مجاری در مخازن لایه بندی شده و اثرات متقابل آن درمحیط لایه بندی، یکی از مباحث مهم در هیدرولیک مجاری و دریچه ها می باشد. مدل­سازی رفتار متفاوت الگوی جریان در هنگام تخلیه دبی جریان از مجرای تعبیه شده در بدنه سد با وجود لایه بندی در مخزن، هدف مهم این تحقیق می باشد. بهره­مندی از مدل­سازی عددی، این امکان را فراهم می­سازد که به مدیریت بهینه در مخازن لایه­بندی شده نزدیک شد. در این تحقیق، نخست توانمندی مدل ریاضی در یک سناریو مشابه با مدل آزمایشگاهی یک مجرای تخلیه مورد ارزیابی قرار گرفت. با مقایسه میان نتایج میان دو مدل، عملکرد مدل ریاضی قابل قبول تشخیص داده شد. بعد از ارزیابی مدل و تایید عملکرد آن، مدل­سازی عددی با شش دبی انتخابی در مقیاس واقعی به منظور بررسی اندرکنش هیدرودینامیکی فرآیند تخلیه در مخزن لایه­بندی شده انجام گردید. مطابق نتایج مدل به تفکیک مومنتم ایجاد شده در مخزن ناشی از میزان دبی تخلیه، سه حالت لایه­ای پایدار، اختلاط ضعیف و اختلاط شدید مابین لایه­ها مشاهده گردید. نتایج نشان داد که تا دبی به میزان ۱۰ مترمکعب بر ثانیه، تنها تخلیه از لایه روبروی مجرا در مخزن صورت گرفته و به بیان دیگر اختلاطی میان لایه­های مخزن شکل نمی­گیرد (حالت لایه­ای پایدار). این در حالی است که شروع ناپایداری و اختلاط لایه­ها در دبی تخلیه ۴۰ مترمکعب بر ثانیه وقوع یافت و با افزایش دبی تا ۹۰ مترمکعب برثانیه شاهد وقوع اختلاط شدید مابین لایه­ها بوده و به نوعی همه لایه­ها با چگالی متفاوت در فرآیند تخلیه درگیر شدند. در این حالت به عبارتی جریان لایه بندی چگالی را حس نمی­کند.