مقایسه مدلهای دو سیالی و حجم سیال در شبیهسازی عددی جریان دوفازی سرریزهای پلکانی در شرایط باهوادهی و بدون هوادهی
نویسندگان
1 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس
2 گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس
doi
چکیده
سرریز یک سازه هیدرولیکی است که جهت تخلیه آب اضافی پشت سد استفاده میشود تا از رسیدن آسیب به سد و فرسایش پاییندست جلوگیری شود. در مقاله حاضر جریان دوفازی آب و هوا روی سرریز پلکانی شبیهسازی شده است. به منظور شبیهسازی عددی از دو نوع مدل حجم سیال (VOF) و مدل دو سیالی استفاده شده است و نتایج حاصل از این دو مدل با یکدیگر مقایسه شدهاند. مطالعه تاثیر هوادهی در سرریز پلکانی، در دو هندسه مختلف بررسی شد. در هندسه اول هیچگونه مکش هوا از طریق پلکان انجام نمیگیرد. در هندسه دوم با تعبیه حفرههایی در لبه بالایی پلهها و قرار دادن فشار برابر با فشار اتمسفر برای این نواحی، مکش هوا و تاثیر آن بر توزیع جریان بر روی سرریز محاسبه و مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان میدهد در دبیهای کم جریان، مدل VOF نسبت به مدل دو سیالی نتایج دقیقتری ارائه می-دهد. در شرایطی که هوادهی در نظر گرفته شود بهدلیل اختلاط فازهای آب و هوا، این مدل به خوبی مدل دو سیالی، قادر به شبیهسازی جریان سیال نمیباشد و خطای محاسبات زیاد است. به عبارت دیگر در حالت هوادهی، مدل دو سیالی به واسطه حل معادلات برای هر دو فاز، مدلی مناسب برای شبیهسازی جریان میباشد. نتایج حل عددی حاضر با مقادیر تجربی دیگر محققین مقایسه شده و مشخص گردید مدل عددی دو سیالی با خطایی کمتر از 10% قادر به پیشبینی میزان افت انرژی کل جریان در اثر عبور از سرریز پلکانی در مقایسه با مقادیر اندازهگیری شده تجربی میباشد.
