ترکیب مدل های حجم سیال و دوسیالی در مطالعه عددی جریان دوفازی روی سرریز پلکانی هوادهی شده

در مقاله حاضر جریان دوفازی آب و هوا روی سرریز پلکانی در حالت دو بعدی، تراکم ناپذیر و ویسکوز شبیه سازی شده است. بدین منظور از یک مدل عددی جدید با توانایی های بالا استفاده شده است که ترکیبی از دو مدل پایه می باشد؛ مدل حجم سیال (VOF) که از یک الگوریتم تعقیب سطح مشترک برای مدلسازی جریان دوفازی استفاده می کند و مدل دو سیالی که بر اساس معادلات متوسط گیری شده مکانی و زمانی بوده و نمی تواند سطح مشترک را به خوبی بازسازی نماید. مدل حاضر کاستی های هر دو مدل را مرتقع و نتایج را با دقت بالا ارائه می دهد. مسئله اساسی در مدل ترکیبی، انتخاب یک معیار مناسب جهت تغییر وضعیت بین دو مدل پایه است. این معیار بر اساس تخمینی از پراکندگی موضعی سطح مشترک در هر سلول می باشد. روش تدوین شده عددی در کار حاضر برای مطالعه تاثیر هوادهی در سرریز پلکانی، حفره هایی را در لبه بالایی پله ها بکار گرفته و مکش هوا و تاثیر آن بر توزیع جریان را بررسی نموده است.. نتایج به دست آمده نشان می دهد در قسمت ابتدایی پلکان میزان پراکندگی پایین بوده و مدل ترکیبی بیشتر از مدل VOF بهره میبرد اما در پلکان های پایین که جریان پراکنده می شود مدل دوسیالی جایگزین می گردد. نتایج حاصل از مدل ترکیبی با ارائه کانتورهای کسر حجمی، فشار، سرعت و خطوط جریان با نتایج حاصل از مدل دوسیالی مقایسه شده است. مقایسه نتایج با یکدیگر نشان داده است که مدل ترکیبی نسبت به مدل پایه، با نتایج آزمایشگاهی انطباق بیشتری داشته و نتایج فیزیکی واقعی تری ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

Aerated Stepped Spillway ، Two phase flow ، Hybrid method ، Two-fluid model ، VOF. ، هوادهی سرریز پلکانی ، جریان دوفازی ، مدل ترکیبی ، مدل دو سیالی ، مدل حجم سیال (VOF)