یادداشت تحقیقاتی بررسی ضریب دبی در سرریز تاج دایره ای با استفاده از مدل سازی عددی

سرریزهای استوانه ای و سرریزهای تاج دایره ای به دلیل اقتصادی بودن و سهولت ساخت در مقایسه با سایر سرریزها می توانند برای اندازه­ گیری شدت جریان، ساختمان های تخلیه جریان آب و کنترل سطح آب در کانال ها و مخازن مورد استفاده قرار گیرند. در تحقیق حاضر وضعیت جریان روی 28 مدل فیزیکی سرریز تاج دایره ای با استفاده از نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شد و با نتایج مدل­های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. در این مطالعه تاثیر پارامترهای شعاع، ارتفاع، شیب بالادست، شیب پایین دست و کمان تاج در بالادست سرریز بر ضریب دبی جریان بررسی شد. شبیه­ سازی در نرم افزار فلوئنت با استفاده از مدل آشفتگی k–ε و مدل چندفازی VOF انجام گرفت. از مقایسه نتایج مدل شبیه ­سازی شده با نتایج آزمایشگاهی مشخص گردید مقدار NRMSE برای مدل های مورد بررسی برابر با 7/7 درصد و خطای نسبی برابر با 6/4 درصد است بنابراین فلوئنت با دقت مناسبی قادر به شبیه سازی جریان می­باشد. پس از اطمینان از دقت نتایج، دامنه داده ­های آزمایشگاهی افزایش داده شد و نتایج قابل توجهی نسبت به مطالعه آزمایشگاهی حاصل گردید. نتایج نشان داد که با افزایش بار کل آب در بالادست، به ترتیب برای سرریزهای استوانه ای، نیم استوانه ای و ربع استوانه ای تا مقدار 2، 3/1 و 96/0، ضریب دبی روند افزایشی و پس از آن روند کاهشی دارد. افزایش ارتفاع سرریز باعث افزایش ضریب دبی جریان گردید، در حالیکه تغییرات کمان تاج تاثیری بر ضریب دبی نداشت. همچنین ضریب دبی در H1/R ثابت برای سرریزهای استوانه ای بیشترین مقدار (915/0=Cd) و برای سرریزهای ربع استوانه ای کم ترین مقدار (851/0=Cd) را دارد. 

کلیدواژه ها:

سرریز تاج دایره ای ، استوانه ای ، نیم استوانه ای ، ربع استوانه ای ، ضریب دبی ، فلوئنت