مطالعه عددی جریان با سطح آزاد عبوری از اطراف ستون های درون آب
چکیده
در این پایان نامه جریان با سطح آزاد حول یک پایه استوانه درون یک کانال به روش عددی بررسی شده است. برای شبیه سازی عددی میدان جریان از روش کسر حجمی مایع (vof) در نرم افزار تجارتی fluent استفاده شده است. کارایی آن برای دو نمونه جریان با سطح آزاد ارزیابی شده است. مطالعات جریان با سطح آزاد حول پایه استوانه-ای براساس تغییر کمیتهای هندسی جریان که عبارتند از عدد فرود، عمق جریان و پهنای کانال صورت گرفته است. نتایج حاصل با ترسیم توزیع ارتفاع سطح آزاد، ضریب فشار و زاویه موج تشکیل شده حول استوانه بررسی شده اند. نتایج نشان داد که ضریب فشار در جلو ستون مستقل است از عمق جریان، قطر ستون و عرض کانال و با افزایش عدد فرود افزایش پیدامی کند. با افزایش قطر ستون بازه تغییرات ضریب فشار حول ستون محدودتر می شود و ضریب فشار پشت ستون کاهش پیدا می کند. با افزایش عمق و عدد فرود جریان تاثیر تغییر پهنا بر ضریب فشار حول ستون کمتر می شود. با کاهش نسبت پروفیل سطح آزاد هموارتر می شود. با توجه به محدوده تغییرات هر پارامتر، زاویه امواج با عدد فرود جریان و عمق جریان رابطه عکس دارد. روند تغییرات زاویه امواج بر حسب تغییرات عرض کانال و قطر ستون به عدد فرود جریان وابسته است. در اعداد فرود کمتر از 0/5 زاویه امواج با کاهش عرض کانال افزایش پیدا می-کند و در اعداد فرود بیش از 0/5 این رابطه معکوس می شود. در اعداد فرود کمتر از 0/5 زاویه کانال با افزایش قطر افزایش می یابد. در اعداد فرود بیش از 0/5 رابطه فوق معکوس شده و با افزایش قطر ستون زاویه امواج کاهش می یابد.