بررسی و مقایسه مدل های جریان دو فازی جهت شبیه سازی عددی اختلاط آب و هوا در سرریزهای پلکانی

جریان های چند فازی جریان هایی هستند که در آن ها دو یا چند فاز جریان از جمله سیال و جامد در تعامل با یکدیگر حرکت می کنند. مدل حجم سیال می تواند دو یا چند سیال بدون اختلاط را با حل معادلات مومنتوم بررسی و نسبت حجمی هرکدام از سیال ها را شبیه سازی کند. در این تحقیق اهدافی همچون، ارایه یک روش مناسب برای شبیه سازی جریان های چند فازی، مقایسه مدل های شبیه سازی جریان آشفته و تعیین مناسب ترین مدل آشفتگی و همچنین، بررسی مشخصه های هیدرولیکی سرریزهای پلکانی مدنظر می باشد. از نتایج آزمایشات بر روی مدل فیزیکی به منظور شبیه سازی جریان بر سرریزهای پلکانی استفاده شده است. پارامترهای مدل شده شامل عمق مشخصه، سرعت مشخصه و سرعت جریان آب هستند. از نرم افزار چند منظوره Fluent به منظور مدل کردن جریان سیال استفاده گردید. در این تحقیق از مدل های جریان چند فازی حجم سیال، اختلاط و اولرین و همچنین مدل های تلاطم k-ε به صورت دو بعدی و سه بعدی به همراه الگوریتم های حل هم زمان فشار – سرعت استفاده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از بین مدل های جریان چند فازی، مدل اختلاط و از بین مدل های تلاطم، مدل RNG k-ε بهترین جواب را نشان دادند. از بین الگوریتم های حل هم زمان فشار- سرعت نیز، PISO و Simple برای تعیین عمق مشخصه جواب های نزدیک به هم داشتند؛ اما روش Simple تاثیر بهتری داشت و دارای خطای کمتری بود.

کلیدواژه ها:

مدل های جریان ، دو فازی ، اختلاط ، سرریز پلکانی