Because stepped spillways can significantly reduce the depth and size needed for a stilling basin at the toe of a dam and lead to great economic benefit, these spillways are increasingly attractive in hydraulic engineering. In this paper, for investigation of Mixture and VOF method's ability, Air-Entrainment in skimming flow over the stepped spillways is simulated by using fluent software. The numerical simulation results of free surface, velocity components and air concentration in water and circumstance of air entry into the water have been compared with the experimental results. It was found, downstream of the inception point of free-surface aeration where rapid free-surface aeration is observed, free surface is simulated better by Mixture method

چکیده

از آنجا که سرریز های پلکانی بطور قابل توجهی می توانند عمق و اندازه مورد نیاز برای یک حوضچه آرامش را در قسمت پای سد کاهش دهند و منجر به سود بزرگ اقتصادی شوند، این سرریزها به طور فزاینده ای مورد علاقه مهندسان هیدرولیک می باشند. در این مقاله به منظور بررسی توانایی روشهاي اختلاطی و حجم سیال، با استفاده از نرم افزار فلوئنت، چگونگی ورود هوا به داخل آب در سرریزهاي پلکانی شبیه سازي شده است نتایج شبیه سازي عددي مربوط به سطح آزاد، مؤلفه هاي سرعت و غلظت هواي محبوس در آب و چگونگی ورود هوا به داخل آب با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته اند. براساس نتایج به دست آمده، در نواحی شروع هوادهی که اختلاط زیاد آب و هوا وجود دارد، روش اختلاطی نسبت به روش حجم سیال سطح آزاد را بهتر شبیه سازي میکند.

1-مقدمه

روش های طراحی کارآمد و ایمن برای سرریزها تنها می تواند از طریق درک جامعی از پیچیدگی های جریان به دست آید. در گذشته، مهندسان و دانشمندان به بررسی جریان از طریق آزمون های آزمایشگاهی بر روی مدل های کوچکی از سرریزها متوسل شده اند  [1-3]. با ظهور رایانه های با عملکرد بالا و توسعه نرم افزار دینامیکی سیالات محاسباتی قوی (CFD)، محققان یک ابزار تجزیه و تحلیل را فراهم کردند. تنها چند رفرنس در مدل سازی محاسباتی پیدا شد...