شبیه سازی عددی جریان دوفازی بر روی سرریزهای پلکانی جهت ارزیابی احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون

پدیده کاوپتاسیون یکی از مشکلات عمده ای است که انواع سازه های هیدرولیکی را در معرض خطر آسیب قرار داده است که از جمله آنها سازه سرریز می باشد، سرریز پلکانی نوعی از سرریز بوده که غالباً به صورت پلکان از تاج سرریز شروع شده و وتا کف حوضچه آرامش ادامه می یابد. این نوع سرریز انواع مختلفی دارد که در این تحقیق انواع ساده، شیب دار و لبه دار آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این تحقیق حالتهای متفاوتی از مدلهای آزمایشگاهی آقای چنارسی به کمک نرم افزار Fluent 6.3.26 به طور دقیق شبیه سازی گردید. با بررسی مدلهای Mixture,VOF برای شبیه سازی جریان دوفازی و بررسی انواع مدلهای آشفتگی برای شبیه سازی آشفتگی جریان، بهترین حالت ممکن که شامل مدل دوفازی Mixture و مدل آشفتگی Reynolds stress می باشد به دست آمد. ضمن اینکه مشخص شد مدل دوفازی VOF به دلیل عدم توانایی در مدل نمودن هواگیری جریان نمی تواند مدل کاملا مناسبی جهت شبیه سازی جریان برروی سرریز پلکانی باشد. در نهایت با بررسی فشارهای منفی و غلظت هوای موجود در مقاطع مختلف جریان، برروی مدل های عددی منتخب بدست آمده، مشخص گردید که در پلکان های اولیه به دلیل عدم وجود فشارهای منفی بالا، و در پلکانهای پایین تر به دلیل وجود غلظت قابل توجه هوا در نزدیکی بستر، احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون نزدیک به صفر است. بنابراین سرریز پلکانی علاوه بر داشتن استهلاک قابل توجه، سازه ای کاملا ایمن در مقابل پدیده کاویتاسیون است.

Keywords:

سرریزپلکانی , جریان دوفازی , پدیده کاوپتاسیون