بررسی خصوصیات هیدرولیکی جریان در سرریزهای هیدروفویل نامتقارن

هدف از پژوهش حاضر مطالعه عددی و آزمایشگاهی جریان بر روی سرریزهای هیدروفویل نامتقارن (دارای خمیدگی) است. در این پژوهش به منظور مدل سازی عددی از نرم افزار متن باز OpenFoam v. 4.0.1 استفاده شد. نتایج حاصل از مدل سازی های عددی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی مطالعات پیشین و مدل های آزمایشگاهی سرریز هیدروفویل طراحی شده با استفاده از تابع تبدیل ژوکوفسکی در پژوهش حاضر، مورد ارزیابی قرار گرفتند. بر اساس توصیه های مطالعات پیشین، مدل آشفتگی SST k-ω برای شبیه سازی جریان عبوری از روی سرریزهای هیدروفویل استفاده شد. نتایج شبیه سازی های عددی به ازای ویژگی های هندسی متفاوت، نشان داد که استفاده از سرریز هیدروفویل دارای خمیدگی، می تواند احتمال وقوع کاویتاسیون و دامنه فشارهای مثبت در پایین دست سرریز را نسبت به سرریز تاج دایره ای کاهش دهد؛ بدون آن که ارتفاع سرریز کاهش یابد. هم چنین نتایج نشان دادند که در سرریزهای هیدروفویل دارای خمیدگی، بیشترین تنش های برشی بستر و نیروهای فشاری در پایین دست سرریز هیدروفویل با خمیدگی بیشتر رخ می دهند و در نتیجه احتمال فرسایش در پایین دست این از نوع از سرریزها بیشتر است. علاوه بر این، احتمال وقوع فرسایش در پایین دست سرریز تاج دایره ای و سرریز هیدروفیل دارای خمیدگی هم ارتفاع با آن یکسان است؛ اما محدوده وقوع فرسایش در سرریزهای تاج دایره ای بزرگتر از سرریز هیدروفیل دارای خمیدگی هم ارتفاع آن است. بر اساس نتایج حاصل، استفاده از سرریز هیدروفویل دارای خمیدگی، می تواند مشکلات یاد شده در سرریزهای تاج دایره ای را مرتفع سازد، بدون آن که ارتفاع سرریز کاهش یابد.

کلیدواژه ها:

تبدیل ژوکوفسکی ، نرم افزار OpenFoam ، نیم رخ سرعت ، توزیع فشار ، تنش برشی بستر