شبیه سازی دو بعدی جریان در سرریزهای پلکانی با استفاده از مدل های آشفتگی و مقایسه نتایج با مدل فیزیکی

سرریزهای پلکانی به دلیل تاثیر قابل توجه آن بر استهلاک انرژی جریان و به جهت قابلیت تطبیق ساخت آن با تکنولوژی بتن غلطکی کوبیده دارای اهمیت زیادی هستند. در طراحی این سرریزها معمولا از مدل فیزیکی استفاده می­شود که مستلزم صرف هزینه و زمان زیاد می­باشد. اما توسعه کامپیوترهای با سرعت بالا راه را برای انجام فعالیت در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی هموار کرده است و با استفاده از آن می­توان از صرف هزینه و زمان زیاد جلوگیری نمود. در این تحقیق از داده­های فیزیکی جهت شبیه­سازی جریان در سرریزهای پلکانی استفاده شده است. مدل محاسباتی مورد استفاده نیز مدل کامپیوتری FLUENT  می­باشد. رژیم­های جریان رویه­ای و بینابینی برای این سرریز مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای مدل شده شامل عمق مشخصه (y۹۰)، سرعت مشخصه (V۹۰) و سرعت جریان آب زلال و غلظت متوسط هوا بودند. مدل­های جریان چند فازی حجم سیال (VOF)، اختلاط و اولرین و همچنین مدل­های تلاطم k-ε به صورت دوبعدی و سه بعدی به همراه الگوریتم­های حل همزمان فشار - سرعت PISO وSimple  مورد استفاده قرار گرفت. از بین مدل­های جریان چندفازی، مدل اختلاط و از بین مدل­های تلاطم، مدل RNG k-ε بهترین جواب را داشتند. نتایج بدست آمده،  برای رژیم رویه ای جهت برآورد پارامترهای طراحی با در نظر گرفتن اختلاط حباب هوا مناسب­تر و برای رژیم جریان بینابینی ضعیف است.

کلیدواژه ها:

سرریزهای پلکانی ، مدل آشفتگی ، مدل های جریان چندفازی ، Fluent