بررسی عددی مشخصات جریان و ضریب دبی عبوری از سرریز دریچه های استوانه ای مستغرق با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

سازه ترکیبی سرریز-دریچه به‎دلیل قابلیت عبور همزمان مواد معلق از روی سرریز و مواد تهنشین شده در جریان آب از قسمت دریچه، در مقایسه با سازههای دیگری که برای اندازهگیری دبی در کانالها به‎کار برده میشوند، شرایط بهتری ایجاد میکند. در این تحقیق با بهرهگیری از علم دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و تحلیل عددی با استفاده از نرمافزار FLOW-۳D جریان عبوری برای قطرهای مختلف سرریز-دریچه استوانهای بررسی شد. شبیهسازی جریان در کانالی به طول ۳، عرض ۴/۰ و ارتفاع ۵/۰ متر انجام گرفت. مدلها برای قطرهای استوانهای ۵، ۵/۷، ۱۰ و ۵/۱۲ سانتیمتر و برای سه بازشدگی دریچه ۱، ۲ و ۳ سانتیمتر و جریان در ۴ دبی ۱۲، ۱۶، ۲۰ و ۲۲ لیتربرثانیه مورد مطالعه قرار گرفتند. از مقایسه نتایج ضریب دبی نسبت به پارامتر بدونبعد نسبت عمق آب در بالادست به عمق آب در پاییندست مدل ترکیبی سرریز-دریچه مشاهده شد که نتایج عددی به‎دست آمده با به‎کارگیری مدل آشفتگی RNG دادههای نزدیکتری به نتایج آزمایشگاهی ارائه میدهند. در مرحله صحتسنجی نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی تحقیقات گذشته، درصد خطای مدل شبیهسازی شده کمتر از ۵ درصد محاسبه شد که بیانگر دقت قابل‎قبول مدلسازی عددی است. نتایج بررسیها نشان داد با افزایش دبی، در قطر و بازشدگی دریچه ثابت، ضریب دبی افزایش مییابد. در یک قطر ثابت از مدل سرریز-دریچه، به ازای افزایش بازشدگی دریچه، ضریب دبی کاهش مییابد. به ازای یک دبی و قطر ثابت، با افزایش ارتفاع بازشدگی دریچه، تغییرات ضریب دبی روند کاهشی دارد. هم‎چنین مشاهده شد انحنای پروفیل سطح جریان با افزایش قطر مدل استوانهای بیشتر میشود.

کلیدواژه ها:

سرریز- دریچه استوانهای ، ضریب دبی ، پارامترهای بدونبعد ، حل عددی ، نرمافزار FLOW-۳D