تعیین تاثیر کاویتاسیون بر عملکرد شیرهای کروی با استفاده از روش حجم محدود

کاویتاسیون پدیده ای پویاست که در جریان های سیال زمانی که فشار محلی پایین تر از فشار بخار اشباع در دمای محیط باشد، رخ می دهد. در یک سیستم لوله کشی، خوردگی و خرابی شیرها، هر چند ماه منجر به تعویض پرهزینه ی آنها می شود. یکی از پرکاربردترین شیرآلات در صنعت آب، شیرکروی است. در این پژوهش با استفاده از کد پدیده ی کاویتاسیون در شیر کروی به قطر ۲.۵۴ سانتیمتر بررسی می شود. تاثیر زبری بر روند تغییر پارامترهای جریان در حالت تک فازی و دوفازی بررسی ،ANSYS CFX تجاری شده و تاثیر تغییر سرعت جریان ورودی بر پارامترهای جریان مطالعه و تحقیق می شود. همچنین روند تغییرات انرژی جنبشی آشفتگی و خطوط جریان بررسی می گردد. نتایج نشان می دهد که با افزایش زبری در این شیرها، افت فشار افزایش می یابد که این افزایش در حالت دوفازی میزان قابل توجهی بوده و تقریبا دوبرابر حالت تک فازی می باشد. در نتیجه ی افزایش افت فشار ضریب جریان نیز در هر دو حالت کاهش یافته که در حالت دوفازی این کاهش در حدود ۳۰ درصد بیش از حالت تک فازی رخ می دهد. همچنین با افزایش زبری، شاخص کاویتاسیون کاهش یافته که به معنی افزایش شدت کاویتاسیون می باشد. نتایج عددی نشان می دهد که با افزایش سرعت جریان ورودی، افت فشار افزایش می بابد، اما تغییر چشمگیری در میزان ضریب جریان حاصل نمی گردد؛ بطوریکه با تغییر سرعت از تا ۶ متر بر ثانیه، مقدار ضریب جریان، میزان ۱۳ درصد کاهش را نشان می دهد. همچنین نتیجه می شود، که با افزایش سرعت و توسعه ی گردابه ها، انرژی جنبشی در ناحیه پلاگ و نشیمن بیشترین مقدار را داشته و رفته رفته به پایین دست جریان توسعه پیدا می کند.

Keywords:

کاویتاسیون , شیر کروی , روش حجم محدود , ANSYS CFX