مقایسه مدل‌های آشفتگی در شبیه‌سازی پرش هیدرولیکی در مقاطع مستطیلی واگرا با استفاده از نرم‌افزار Fluent

آب و خاک

مقاله 23، دوره 27، شماره 1، فروردین 1392، صفحه 235-246   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v0i0.22236

نویسندگان

فرزانه صاحبی وایقان^* ؛ داوود فرسادی زاده¹؛ مهدی اسمعیلی ورکی؛ اکرم عباسپور؛ علی حسین زاده دلیر²

¹دانشگاه تبریز- گروه آبیاری

²دانشگاه تبریز

چکیده

یکی از سازه‌های متداول جهت استهلاک انرژی جریان‌های پر سرعت، حوضچه‌ آرامش می‌باشد که از میان هندسه‌های مختلف قابل استفاده، حوضچه‌های آرامش واگرا با مقطع مستطیلی دارای عملکرد هیدرولیکی مناسب‌تر و هزینه ساخت کمتر می‌باشند. در این تحقیق قابلیت مدل‌سازی عددی پرش هیدرولیکی واگرا در حوضچه مستطیلی به صورت سه‌بعدی و با بکارگیری مدل‌های آشفتگی استاندارد و RNG، با استفاده از نرم‌افزار Fluent مورد بررسی قرار گرفت. سطح آزاد جریان با مدل جزء حجم سیال (VOF) تعیین شد. مقایسه‌ انجام شده بین خروجی مدل عددی با داده‌های مدل آزمایشگاهی در زوایای واگرایی 5 و 10 درجه نشان داد که مدل استاندارد مقادیر پروفیل‌های سطح آب، طول پرش و مقادیر حداکثر سرعت در عمق را با دقت بهتری نسبت به مدل آشفتگی RNG شبیه‌سازی می‌نماید. این مدل کارایی حوضچه‌های واگرا را در کاهش طول پرش نسبت به حوضچه‌های کلاسیک بهتر نشان می‌دهد. لذا در حوضچه‌های واگرا استفاده از این مدل جهت شبیه‌سازی پرش هیدرولیکی توصیه می‌شود. نتایج مربوط به پروفیل سطح آب حاکی از آن است که خطای نسبی متوسط مقادیر عمق آب بدست آمده از مدل عددی و مقادیر اندازه‌گیری شده تقریبا 7 درصد می‌باشد. پروفیل‌های سرعت نیز تطابق خوبی با داده‌های اندازه‌گیری شده داشتند. همچنین مدل عددی گرداب‌‌های ایجاد شده در نتیجه واگرایی دیوار‌ها را به خوبی بررسی‌های تجربی نشان داده است. این گرداب‌ها در اعداد فرود بالا در یک سمت دیواره تشکیل شده و در اعداد فرود پایین‌تر در دو طرف دیواره‌های واگرا ایجاد می‌شوند و شدت تشکیل این گرداب‌ها با افزایش زاویه واگرایی دیوار‌ها بیشتر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

پرش هیدرولیکی واگرا؛ مدل‌های آشفتگی؛ مدل جزء حجم سیال (VOF)؛ Fluent؛ گرداب