بررسی خصوصیات هیدرولیکی سرریزهای پلکانی با استفاده از مدل cfd

سرریزهای پلکانی به خاطر تاثیر قابل توجه آنها بر استهلاک انرژی جریان و به جهت قابلیت تطبیق ساخت آن با تکنولوژی بتن کوبیده دارای اهمیت زیادی هستند. در طراحی این سرریزها معمولا از مدل فیزیکی استفاده می¬شود که مستلزم صرف هزینه و زمان زیاد می¬باشد. از طرفی توسعه کامپیوترهای با سرعت بالا راه را برای انجام فعالیت در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی هموار کرده است و با استفاده از آن می¬توان از صرف هزینه و زمان زیاد جلوگیری نمود.در این تحقیق از نتایج آزمایشات بر روی مدل فیزیکی بدست آمده توسط چانسون و همکاران(2001) جهت شبیه¬سازی جریان بر سرریزهای پلکانی استفاده شده است. مدل cfd مورد استفاده نیز مدل کامپیوتری fluent می¬باشد. رژیم¬های جریان رویه¬ای و بینابینی برای این سرریز مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای مدل شده شامل عمق مشخصه، سرعت مشخصه و سرعت جریان آب زلال و غلظت متوسط حباب هوا بودند. مدل¬های جریان چند فازی حجم سیال، اختلاط و اولرین و همچنین مدل¬های تلاطم k-ε و les و k-ω و rsm به صورت دو بعدی و سه بعدی به همراه الگوریتم¬های حل همزمان فشار – سرعت piso وsimple مورد استفاده قرار گرفتند.از بین مدل¬های جریان چند فازی، مدل اختلاط و از بین مدل¬های تلاطم، مدل rng k-ε بهترین جواب را نشان دادند. نتایج بدست آمده، برای رژیم رویه ای جهت برآورد پارامترهای طراحی با در نظر گرفتن اختلاط حباب هوا مناسب¬تر و برای رژیم جریان بینابینی ضعیف است.