مدلسازی سرریز پلکانی با بررسی تاثیر لبه بر ویژگی های جریان و استهلاک انرژی به کمک نرم افزار Flow-3D

با پیشرفت مدل های نرم افزاری استفاده از این مدل ها در سازه های هیدرولیکی در حال گسترش است در این تحقیق از نرم افزار Flow-3D جهت مدل سازی نرم افزاری و از روش حجم سیال (VOF) و مدل تلاطمی k-ε استفاده شده است در این تحقیق پس از انجام کالیبراسیون و صحت سنجی های مختلف به مقایسه پارامترهای همچون عمق ، سرعت ، انرژی بین مدل های فیزیکی و نرم افزاری به ازای 2 دبی با 4 نوع لپه لبه دار و بدون لبه پرداخته شده است نتایج بررسی ها نشان داد زمان پایدار شدن جریان (دائمی شدن جریان) در نرم افزار Flow-3D در پله لبه دار طولانی تر از حالت ساده می باشد و تا چندین برابر حالت ساده ممکن است ادامه یابد. همچنین نرم افزار Flow-3D با دقت بالاتری جریان های رژیم رویه ای را نسبت به جریان های با رژیم ریزشی مدل می کند نتایج بررسی استهلاک انرژی ایجاد شده در حالت لبه دار و بدون لبه نشان می دهد که وجود پله بر روی سرریز پلکانی سبب افزایش اسنهلاک انرژی نسبت به حالت ساده می گردد . البته میزان این تاثیر در رژیم رویه ای و ریزشی متفاوت است در رژیم رویه ای تاثیر لبه پله بر استهلاک انرژی کمتر است و با افزایش دبی این تاثیر بیشتر کاهش پیدا می کند. در واقع تنها پارامتر مهم موثر لبه ها در استهلاک انرژی در حالت رژیم رویه ای ارتفاع لبه می باشد در رژیم ریزشی اما علاوه بر تاثیر ارتفاع لبه ، عرض و زاویه بالادست لبه نیز تاثیر گذار است به طوری که با افزایش عرض و ارتفاع ، استهلاک انرژی افزایش یافته و با کاهش زاویه بالادست استهلاک انرژی کاهش می یابد.

کلیدواژه ها:

سرریز پلکانی ، استهلاک انرژی ، Flow-3D ، مدل آشفتگی k-ε