@article { author = {akhgar, samira and Roushangar, Kiyoumars}, title = {Numerical and experimental study of pitched steps effects in stepped spillway on the hydraulic parameters and energy dissipation in the skimming flow}, journal = {Amirkabir Journal of Civil Engineering}, volume = {52}, number = {8}, pages = {2043-2058}, year = {2020}, publisher = {Amirkabir University of Technology}, issn = {2588-297X}, eissn = {2588-2988}, doi = {10.22060/ceej.2019.15856.6057}, abstract = {One of the most prominent features of the stepped spillway performance is the considerable loss of energy during it compared with other types of spillway. Considering this feature, obtaining a more detailed view on the energy dissipation parameter and, finally, increasing its amount has been the focus of most studies related to this type of spillway. For this purpose, using a Flow-3D model, the effect of pitched steps (steps with hole) on the velocity and pressure variations, water height at downstream and energy dissipation has been investigated. As well as the appropriate model of the most energy dissipation in the laboratory was developed and studied. Numerical and experimental results show that pitched steps reduces the velocity to about (82-69%) and reduces the water height at the downstream by up to 33%, and the energy dissipation is increased to about 4 times. According to the pressure distribution profiles at the vertical edge of the step, it was observed that the amount of negative pressure in the vertical wall decreased by about 82%, and the positive pressure was approximately increased by 3 and 4 times. The negative pressure on the floor of the steps is turned into positive and the positive pressure near the edge is increased due to the presence of the hole. Also, the results showed that the error rate of the studied parameters in the numerical and experimental models was very low and acceptable, indicating a good fit between numerical and experimental data.}, keywords = {stepped spillway,pitched steps,energy dissipation,pressure and velocity distribution,Flow-3D}, title_fa = {مطالعه عددی و آزمایشگاهی تاثیر ایجاد حفره روی پله‌های سرریز پلکانی بر پارامترهای هیدرولیکی و استهلاک انرژی در جریان رویه‌ای}, abstract_fa = {یکی از مشخصه های بارز در عملکرد سرریز پلکانی، قابل ملاحظه بودن استهلاک انرژی در طول آن در مقایسه ً با انواع سرریزهای دیگر است. با توجه به این ویژگی، کسب دیدگاهی دقیق تر در ارتباط با پارامتر استهلاک انرژی و نهایتا افزایش مقدار آن، محور اکثر تحقیقات مربوط به این نوع از سرریزها بوده است. در این تحقیق، جهت افزایش و بهبود اثربخشی استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی طرحی در نظر گرفته شده است. بدین منظور ابتدا با استفاده از مدل عددی 3D-Flow تأثیر ایجاد حفره روی پله بر تغییرات سرعت و فشار، ارتفاع آب پایین‌دست سرریز و در نتیجه استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی بررسی شده و مدل مناسب از جنبه بیشترین استهلاک انرژی در آزمایشگاه ساخته و مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می‌دهدکه ایجاد حفره روی پله‌های سرریز پلکانی موجب کاهش سرعت تا حدود )%69%-82 )و کاهش ارتفاع آب در پایین دست سرریز تا حدود 33 %و استهلاک انرژی روی سرریز پلکانی تا حدود 4 برابر افزایش یافته است. با ترسیم پروفیل‌های توزیع فشار در لبه قائم پله ملاحظه شد که مقدار فشار منفی در دیواره قائم پله تا حدود 82 %کاهش و فشار مثبت در محل وجود حفره و در داخل حفره به ترتیب تقریبا 3 و 4 برابر افزایش یافته است. فشار منفی در پروفیل‌های توزیع فشار روی کف پله به فشار مثبت تبدیل شده و فشار مثبت در نزدیکی لبه به دلیل وجود حفره افزایش یافته است. همچنین نتایج نشان داد که درصد خطای پارامترهای مورد بررسی در مدل عددی و آزمایشگاهی بسیار اندک و در حد قابل قبول بوده که نشان از تطابق مناسب بین داده‌های عددی و آزمایشگاهی است.}, keywords_fa = {stepped spillway,pitched steps,energy dissipation,pressure and velocity distribution,Flow-3D}, url = {https://ceej.aut.ac.ir/article_3387.html}, eprint = {https://ceej.aut.ac.ir/article_3387_2e6eaafab9766cfec67ac4c1e1da9220.pdf} }