بررسی عددی پروفیل سطح جریان و استهلاک انرژی در سرریز پلکانی با لبه های متفاوت به کمک نرم افزار Flow-۳D

با وجود هندسه ساده سرریزهای پلکانی هیدرولیک حاکم بر جریان در روی این سرریزها دارای پیچیدگی خاصی می باشد از این رو از دیرباز محققین مختلفی این نوع از مستهلک کننده های انرژی را به هر دو صورت آزمایشگاهی و عددی مورد مطالعه قرار دادند فیلدر و همکاران از جمله محققینی هستند که در این زمینه کارهای پژوهشی زیادی انجام دادند. در این مطالعه با بهره گیری از علم دینامیک سیالات محاسباتی و روش حل عددی، سرریز پلکانی لبه دار شبیه- سازی شده و جریان بر روی آن مورد بررسی قرار گرفت برای شبیه سازی جریان از نرم افزار FLOW ۳D استفاده شده است. به منظور بررسی اثر وجود لبه در سرریزهای پلکانی ۳ مدل در نرم افزار شبیه سازی شد یکی از مدل ها، سرریز پلکانی ساده و دو تا از آنها سرریز با لبه های ۳ و ۴/۵ سانتیمتر در پله های آن هستند. عرض سرریز، طول پله ها، ارتفاع آنها و تعداد پلکان ها از روی مدل آزمایشگاهی فیلدر و همکاران ( ۲۰۱۲ ) شبیه سازی شده است. همچنین جریان برای هر یک از مدلها در ۳ دبی ورودی ۰/۱، ۰/۱۱۳ و ۰/۱۵ متر مکعب بر ثانیه مطالعه شده است در شبیه سازی جریان از مدل آشفتگی 􀀁 − 􀀃 (RNG) استفاده شد. به منظور صحت سنجی مدل های شبیه سازی شده پارامترهایی از نتایج حل عددی با داده های آزمایشگاهی متناظر در همان شرایط مقایسه شوند، به همین منظور تغییرات سرعت جریان در پله های شماره ۸، ۹ و ۱۰ برای مدل سرریز پلکانی با لبه های ۳ سانتی متر با داده های آزمایشگاهی فیلدر و همکاران ( ۲۰۱۲ ) مقایسه شد محاسبه مقادیر خطا، که برای پله ۸ در حدود ۹ درصد و برای پله های ۹ و ۱۰ در حدود ۶ درصد بدست آمد، نشان داد نتایج با داده های آزمایشگاهی تطابق خوبی داشته و بنابراین مدل های شبیه سازی شده از دقت قابل قبولی برخوردار هستند. نتایج نشان داد که لبه دار کردن پله های سرریز سرعت جریان را کاهش می دهد بطوریکه با افزایش ارتفاع ،لبه میزان کاهش سرعت جریان نسبت به سرریز پلکانی ساده بیشتر می شود. همچنین نتایج نشان داد که تاثیر پذیری سرعت جریان در پله های ۸ و ۹ از لبه دار شدن بیشتر از پله انتهایی بوده است که دلیل آن استغراق جریان در پله شماره ۱۰ و تاثیر کمتر لبه در این پله بیان شد. نتایج نشان داد که با لبه دار کردن پله ها میزان استهلاک انرژی بیشتر می شود بنابراین این تغییر کارایی سرریز پلکانی را به عنوان یک مستهلک کننده انرژی بهبود می بخشد.

Keywords:

بررسی عددی , سرریر پلکانی , لبه , استهلاک انرژی , سرعت جریان