بررسی مشخصات هیدرولیکی جریان در سرریزهای خط جریانی

هدف از این تحقیق، مطالعه تحلیلی، عددی و آزمایشگاهی جریان بر روی سرریزهای خط جریانی است. با توجه به اهداف تحقیق و بهمنظور ارزیابی نتایج مدلسازیهای عددی حاصل از نرمافزار متنباز OpenFoam، مدلهای آزمایشگاهی سرریزهای خط جریانی بر اساس تابع تبدیل ژوکوفسکی طراحی و در آزمایشگاه مورد مطالعه قرار گرفتند. با بررسی نتایج مدلهای آشفتگی متفاوت، مدل k-ω SST بهعنوان بهترین مدل آشفتگی، در شبیه‎سازی جریان عبوری از روی سرریزهای خط جریانی انتخاب شد. نتایج شبیهسازیهای عددی بهازای دبیهای مختلف و خصوصیات هندسی متفاوت، نشان داد که با افزایش دبی جریان و نیز افزایش میزان خروج از مرکزیت نسبی در رابطه ژوکوفسکی، سرعت بر روی تاج سرریز خط جریانی افزایش و بهتبع آن فشار در این محل کاهش مییابد. کمترین فشار در نتیجه بیشترین احتمال وقوع پدیده کاویتاسیون مربوط به سرریز تاجدایرهای (نوعی سرریز خط جریانی با خروج از مرکزیت واحد) است. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین تنشهای برشی بستر و نیروهای فشاری در پاییندست سرریزهای تاجدایرهای رخ میدهند و در مقایسه با سرریزهای خط جریانی، بیشترین امکان فرسایش مربوط به پاییندست سرریزهای تاجدایرهای است. دلیل این امر وقوع امواج ضربهای، کاهش عمق و افزایش سرعت جریان در پاییندست سرریزهای تاجدایرهای میباشد. علاوه بر این، کمترین مقادیر تنشهای برشی بستر در بالادست سازه، مربوط به سرریزهای تاجدایرهای است و درنتیجه این نوع سرریز نسبت به سایر انواع سرریزهای خط جریانی مستعد رسوبگذاری در بالادست خود میباشد. لذا براساس نتایج حاصل، بهرهگیری از سایر انواع سرریزهای خط جریانی با انحنای مناسب، میتواند مشکلات رایج در سرریزهای تاج‎دایره‎ای را مرتفع سازد.

کلیدواژه ها:

Streamlined weir ، Joukowsky transform ، OpenFoam software ، Velocity profile ، Pressure distribution. ، سرریز خط جریانی ، تبدیل ژوکوفسکی ، نرم افزار OpenFoam ، نیم رخ سرعت ، توزیع فشار