بهینه سازی عملکرد هیدرولیکی سریزهای تاج دایره ای با رویکرد تغییرات فرم هندسی

در تحقیق حاضر اثر فرم هندسی بر عملکرد هیدرولیکی سریزهای تاج دایره ای به منظور بهینه سازی رفتار جریان مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. پارامترهای هندسی مورد نظر شامل قطر تاج و شیب های بالادست و پایین دست سرریز می باشد. معادلات جریان سطح آزاد همراه با معادلات مدل آشفتگی به کمک نرم افزار شبیه سازی FLUENT حل شده است. به منظور کالیبراسیون و بررسی دقت مدل محاسباتی، نتایج آزمایشگاهی مرجع با نتایج شبیه سازی مورد مقایسه قرار گرفته است و ضمن تایید صحت رفتار هیدرولیکی، خطاهای مقایسه در محدوده های قابل قبول واقع شده است. در راستای هدف اصلی تحقیق پارامترهای هندسی سرریز در سناریوهای مختلف (17 مورد) مورد شبیه سازی عددی قرار گرفته است و اثرات هر تغییر بر رفتار جریان و پارامترهای هیدرولیکی ارزیابی شده است. جمع بندی و تفسیر اثر سناریوهای مختلف منجر به ارایه الگوی هندسی بهینه سرریز تاج دایره ای شیب دار شده است. بر اساس بررسی و تحلیل نتایج حاصل از مدل سازی های عددی مشاهده شد که افزایش قطر همچنین موجب افزایش جریان عبوری از روی سر ریز شده که این امر باعث افزایش فشار استاتیکی برروی سر ریز استوانه ای و کاهش شدت آشفتگی برروی سر ریز می شود. همچنین مشاهده می شود افزایش شیب بالا دست سرریز استوانه ای، منجر به افزایش فشار استاتیکی برروی سرریز، افزایش شدت آشفتگی در بالادست سررریز، کاهش سرعت جریان در بالا دست و افزایش نیروهای عمودی بر روی سرریز و همچنین کاهش نیروهای افقی وارد برروی سرریز می گردد. همچنین لازم به ذکر است که افزایش شیب پایین دست سرریز استوانه ای باعث کاهش فشار استاتیکی برروی سرریز، کاهش شدت آشفتگی در بالا دست سررریز، افزایش سرعت جریان در بالا دست و کاهش نیروهای عمودی بر روی سرریز و همچنین افزایش نیروهای افقی وارد برروی سرریز می شود. در ادامه لازم به ذکر است که بر اساس نتایج حاصل از این مدلسازی ، مشاهده می شود سرریز استوانه ای با قطر 101 سانتی متر و شیب بالا و پایین دست 60 درجه و همچنین سرریز استوانه ای با قطر 152 سانتی متر و شیب بالا دست 30 درجه و شیب پایین دست 90 درجه کاربردی و بهینه می باشند . مدل آشفتگی که به این منظور استفاده گردید مدل آشفتگی k-ε می باشد و تعیین پروفیل سطح آزاد آب به کمک روش VOF انجام گردید.