مطالعه موردی بررسی عددی شکلگیری کاویتاسیون در سرریز نیلوفری با استفاده از نرمافزار Flow3D
نویسندگان
1 مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس تهران
2 گروه سازههای هیدرولیکی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
3 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری
doi
چکیده
در سرریزهای نیلوفری در محل ورودی سرریز و محل اتصال ورودی قیفیشکل و شفت قائم و همچنین در محدوده زانویی، پیشبینی میشود که امکان وقوع کاویتاسیون وجود داشته باشد. این موضوع باعث شده است سرریزهای نیلوفری به عنوان یکی از مستعدترین سرریزها برای شکلگیری کاویتاسیون شناخته شوند. در این تحقیق با استفاده از شبیهسازی عددی این موضوع بررسی شده است. برای مدلسازی عددی از نرمافزار Flow3D استفاده شده و برای معتبرسازی، نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده، که تطابق مطلوبی را بین نتایج مدل عددی و آزمایشگاهی نشان میدهد. در این شبیهسازی، پارامترهای سرعت و فشار برای دبیهای مختلف وهمچنین امکانپذیری وقوع کاویتاسیون با محاسبه شاخص کاویتاسیون بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان میدهند در محدوده ورودی سرریز، بدلیل جدایش جریان حاصل از تغییر شیب مماس به سطح هندسه، فشار منفی ایجاد شده و در دبیهای قبل از استغراق، کاویتاسیون وجود خواهد داشت و در رژیم جریان مستغرق بدلیل کاهش سرعت، امکان وقوع کاویتاسیون وجود ندارد. شفت قائم، در حالت رژیم جریان آزاد، همانند سرریز شوت عمل کرده و بدلیل کمتر بودن اصطکاک، سرعت زیاد بوده و امکان وقوع کاویتاسیون وجود خواهد داشت. ولی در حالت استغراق بدلیل وجود جریان آرامتر، کاویتاسیون مشاهده نمیگردد. در محدوده زانویی بدلیل انقباض جریان در ابتدا و انتهای زانویی، کاویتاسیون محتمل میباشد، اما در بقیه نقاط، شاخص کاویتاسیون از محدوده بحرانی فاصله دارد.
