بررسی آزمایشگاهی و عددی تاثیر طول تبدیل بر میزان تلفات انرژی در تبدیل های تدریجی کانال های روباز در جریان زیربحرانی

      تبدیل­ها سازه­هایی هستند که می­توانند با ایجاد تغییر در نوع سطح مقطع کانال­ها، هندسه کانال و نوع جریان را عوض کنند. با افزایش ابعاد در راستای مقطع در تبدیل، از سرعت جریان کاسته می­شود. این موضوع، ناحیه جدایی جریان و حرکت گردابی آشفته را به­وجود آورده و باعث تلفات انرژی می­شود. در این مطالعه، الگوی جریان در امتداد تبدیل تدریجی عریض شونده کانال­های مستطیلی به ذوزنقه­ای برای جریان زیربحرانی به­صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در کنار مطالعه آزمایشگاهی، شبیه­سازی عددی سه بعدی الگوی جریان با استفاده از نرم­افزار فلوئنت و مدل تنش رینولدز (RSM) انجام گرفته است. پروفیل­های سطح آب و سرعت جریان در مقاطع مختلف تبدیل بصورت آزمایشگاهی اندازه­گیری شده و با نتایج عددی مقایسه شده­اند که مقایسه این نتایج مطابقت خوبی را بین آنها نشان می­دهد. همچنین بازدهی هیدرولیکی تبدیل و ضریب تلفات انرژی در امتداد تبدیل به ازای طولهای مختلف تبدیل و اعداد فرود ورودی مختلف محاسبه شدند. نتایج نشان دادند که با افزایش عدد فرود جریان بالادست، بازدهی تبدیل و ضریب تلفات انرژی به­ترتیب کاهش و افزایش می­یابند. همچنین با افزایش طول تبدیل عریض­شونده، بازدهی تبدیل و ضریب تلفات انرژی به­ترتیب دچار افزایش و کاهش می­شوند. پس از صحت­سنجی مدل عددی، تاثیر عدد فرود بالادست و دبی ورودی بر نواحی چرخشی جریان ایجاد شده در دو طرف تبدیل و تنش برشی بستر در امتداد تبدیل بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. با افزایش عدد فرود  بالادست، طول و عرض ناحیه جدایی جریان ایجاد شده در دو طرف تبدیل افزایش یافت.

کلیدواژه ها:

تبدیل تدریجی عریض شونده ، الگوی جریان ، تلفات انرژی ، نواحی جدایی جریان ، تنش برشی بستر ، مدل عددی فلوئنت