مدل سازی عددی سرریزهای لبه تیز (مستطیلی-مثلثی-ذوزنقه ای) با استفاده از مدل flow3d
چکیده
بررسی مشخصات هیدرولیکی جریان آب، توام با اندازه گیری دبی آب عبوری از کانال های انتقال، یکی از مهمترین دغدغه های مهندسین هیدرولیک است. سرریز های لبه تیز به وسیله ی سرعت جریان عبوری از آنها، دبی را اندازه گیری می کنند، آنها بطور گسترده در آزمایشگاه ها ،کانال های آبیاری و در سدها استفاده می شوند. هدف اصلی از این تحقیق شبیه سازی عددی سرریز های لبه تیز (مستطیلی، مثلثی و ذوزنقه ای) با استفاده از نرم افزار flow 3d است. نرم افزارflow3d یک نرم افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی است که برای حل مسائل با هندسه پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد. این مدل برای شبیه سازی جریان های سطح آزاد سه بعدی غیر ماندگار با هندسه پیچیده کاربرد فراوانی دارد. با توجه به نتایج آنالیز ابعادی بر روی ضریب دبی سرریزهای لبه تیز، مدل سازی سه نوع سرریز لبه تیز مستطیلی، مثلثی و سیپولتی با دو مدل آشفتگی rng و k-? انجام گرفت و تاثیر عوامل موثر بر ضریب دبی شامل بار آبی- به ارتفاع سرریز (h/p)، فشردگی جانبی سرریز (b/b)، زاویه راس سرریز(?) (منحصرا در سرریزهای مثلثی)، مطالعه شد. در ادامه پارامترهای هیدرولیکی جریان شامل فشار، سرعت، لزجت دینامیکی، عدد فرود بررسی شد. برای واسنجی و صحت سنجی نرم افزار، نتایج حاصل از مدل در حالت مستطیلی با نتایج آزمایشگاهی سیسمان مقایسه شد که خطای جذر میانگین مربعات در برآورد دبی 88/0لیتر بر ثانیه شد. نمودار زاویه ی راس سرریز(?)- ضریب دبی، در سرریزهای مثلثی با نتایج تحقیقات شن سطح بالایی از همبستگی را نشان داد. نتایج مدل عددی در سرریز سیپولتی با سایر دست آوردهای تحقیق سازگار است. نظر به نتایج شبیه سازی، مدل flow 3d از قابلیت بالایی جهت شبیهسازی الگوی جریان و سنجش میزان دبی عبوری از روی سرریز لبه تیز برخوردار است.