ارزیابی مدل عددی VOF در شبیه سازی سه بعدی جریان آب-هوا در تخلیه کننده تحتانی با مشبندیهای متفاوت

تخلیه کننده تحتانی از سازه های هیدرولیکی پراهمیت وابسته به سدهای بزرگ می باشد. در مجاری بسته تخلیه کننده های طویل، جریان تحت فشار با گذر از زیردریچه کنترل به جریان آزاد پرسرعت تبدیل می شود. در پایین دست دریچه کنترل به دلیل ورود طبیعی هوا به داخل جریان آب، جریان دوفازه آب-هوا برقرار است که ویژگی های هیدرولیکی آن توسط مدل های عددی به صورت صریح ارزیابی نشده است. در تحقیق حاضر، به ارزیابی مدل پرکاربرد دوفازه VOF در شبیه سازی جریان آب-هوا در پایین دست دریچه کنترل پرداخته شده است. مدل سازی عددی جریان در تخلیه کننده با کمک نرم افزار Ansys-Fluent انجام شده و نتایج حاصل با نتایج نظیر آزمایشگاهی معتبر مقایسه گردیده است. ویژگی های مورد مطالعه شامل تخمین پارامترهای فشار در باال دست دریچه، دبی جریان آب و هوا، و پروفیل سطح آزاد جریان در محور مرکزی تونل بوده و مقادیر این پارامترها با اتخاذ سه مشبندی متفاوت توسط مدل عددی استخراج شده اند. تخمین دبی جریان آب و مقادیر فشار در باال دست دریچه کنترل به ترتیب با دقت رضایت بخش ۲۹/۲ لغایت ۹/۶ درصد و کمتر از ۳/۲ درصد صورت گرفت ولی تخمین دبی جریان هوا در مجرای هوارسان مابین ۶/۱۰ الی ۴/۴۲ درصد کمتر از داده های آزمایشگاهی محاسبه شد. پروفیل سطح آزاد جریان نیز با خطای متوسط ۶۹/۹ لغایت ۳۱/۱۵ درصد به ازای مشبندیهای مختلف محاسبه شد. نتایج ارائه شده حاکی از حساسیت محاسبات مدل دوفازه VOF نسبت به سایز مشبندیهای تست شده می باشد.

کلیدواژه ها:

تخلیه کننده تحتانی ، Ansys-Fluent ، جریان دوفازه ، VOF ، پروفیل سطح آزاد جریان