بررسی هوادهی بر جریان روی شوت سرریز به روش cfd
چکیده
در سال های اخیر روشهای عددی شامل دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) سهبعدی به دلیل پیشرفتهای تکنولوژی کامپیوتر و روشهای عددی به سرعت توسعه یافته است. مدلهای (cfd) نسبت به مدلهای فیزیکی انعطاف پذیرتر بوده و به زمان، هزینه و تلاش کمتری نیاز دارند، لذا به طور گسترده توسط مهندسین برای مدل کردن و تحلیل موضوعات پیچیده مربوط به طراحیهای هیدرولیکی، مراقبتهای عمرانی، طرحریزی اولیه برای ایستگاههای تولید و ایمنی سد مورد استفاده قرار میگیرند. در این پژوهش پارامترهای موثر بر جریان عبوری از روی هواده با استفاده از نرمافزارهای (cfd) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور به تأثیر برخی از این عوامل مانند ارتفاع پله، زاویه رمپ، شیب شوت، عدد فرود جریان و نظایر آن بر عملکرد هوادهها پرداخته شده است. به این منظور با توجه به اهمیت طول پرش جت جریان عبوری از روی هواده بر میزان هوای ورودی به جریان، این پارامتر ملاک صحتسنجی قرار گرفته است. جهت شبیهسازی جریان روی شوت، نرمافزار fluent مورد استفاده قرار گرفت و مدلهای جریان دو فازی vof و eulerian و مدلهای آشفتگی و rsm امتحان گردید. جهت صحتسنجی نتایج مدلهای عددی، از دادههای آزمایشگاهیpfister (2007) استفاده شده است و نتایج نشاندهندهی تطابق بالای دادههای آزمایشـگاهی و برداشتهای عـددی میباشد. در نهایت به دلیل دقت بیشتر مدل دو فازی eulerian، از این مدل در شبیهسازیها استفاده شد. ضریب همبستگی بین نتایج عددی و آزمایشگاهی برای طول جت جریان با استفاده از مدل به دست آمد. جهت تعیین طول جت جریان توزیع فشار در طول بستر کانال (پایین دست هواده) استفاده شده و محل فشار ماکزیمم که در غلظت هوای بستر حدود اتفاق می افتد، این طول را مشخص می نماید. نتایج غلظت هوا نشان دهنده ی تشکیل ناحیه ی جریان یکنواخت در فاصله ی کوتاهتری بعد از هواده به ازای افزایش شیب شوت می باشد. تغییر شیب بالادست هواده تأثیری بر طول پرش نداشته و اثر آن را می توان در سرعت و عمق جریان ناحیه ی جریان تقرب مشاهده نمود. در انتها رابطه ای جهت تعیین طول پرش جت جریان عبوری از هواده بر اساس 350 داده ی آزمایشگاهی و ضریب همبستگی بالای ارایه شده است که می تواند جهت تخمین طول پرش مورد استفاده قرار گیرد.