Numerical Investigation of Nappe Flow Regime in Stepped Spillway

Abstract

Abstract: The stepped spillways consist of concrete steps on the spillway discharge channel to assist in thedissipation of the kinetic energy of the water flow. This structure reduces size or eliminates the need for anadditional energy dissipator on downstream toe. In this study, an investigation of nappe flow regime has beencarried out to study the influence of operating conditions on the hydrodynamics and mass transfercharacteristics on the steps of the spillway by using two-fluid computational multiphase fluid dynamics(CMFD) modeling. The numerical work was performed by means of the program ANSYS CFX 11.0software. The CMFD results are validated with experimental observation. Thus, the numerical performance ofnappe flow is analyzed.

Özet

Öz : Basamaklı dolusavaklar, baraj yapılarının dolusavak ünitesinden salınan suyun kinetik enerjisini sönümlemeye yardımcı olmak için dolusavak şutu üzerinde yapılandırılan basamaklardan oluşur. Bu yapı, dolusavak boyutunu azaltır veya dolusavak sonunda gerek duyulan ek bir enerji kırıcı ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu çalışmada, iki akışlı hesaplamalı çok fazlı akışkanlar dinamiği (CMFD) modellemesi kullanılarak, çalışma koşullarının hidrodinamik ve kütle aktarım özellikleri üzerinde akışkan etkisini incelemek amacıyla nap akış rejimi için bir sayısal araştırma yapılmıştır. Sayısal çalışma, ANSYS CFX 11.0 bilgisayar paket programı ile gerçekleştirilmiştir. Sayısal sonuçlar deneysel gözlemle doğrulanmıştır. Sonuç olarak, nap akımının sayısal performansı analiz edilmiştir.