بررسی عددی سه بعدی هیدرولیک جریان در حوضچه های ته نشینی با استفاده از نرم افزار fluent

ته نشینی به وسیله نیروی ثقل از معمول ترین و پرکاربردترین روشهای جداسازی ذرات جامد معلق در آب و فاضلاب می باشد. حوضچه های رسوب گذار از اجزاء مهم و اصلی در هر فرآیند تصفیه آب به شمار می روند. به دلیل هزینه بسیار زیاد ساخت و نگهداری این حوضچه ها، که در حدود 30% کل هزینه تصفیه خانه ها را به خود اختصاص می دهد، عملکرد بهینه حوضچه های ته نشینی بسیار حائز اهمیت است. لذا انجام تحقیقات در مورد شناخت هیدرولیک جریان از طریق شبیه سازی عددی حوضچه های اولیه که غلظت رسوب در آنها کم است و هیدرولیک جریان نقش برجسته ای را ایفا می کند، برای بهبود عملکرد آنها بسیار ضروریست. نواحی چرخشی همیشه در حوضچه های رسوب گذار ایجاد می شوند. این مناطق با کاهش حجم موثر حوضچه از عملکرد مطلوب آن جلوگیری می کنند. در نتیجه یکی از اهداف اصلی در مدلسازی های عددی، شناخت طول و حجم این نواحی و سعی در کاهش دادن آن درحوضچه-ها با استفاده از مدلسازی آشفتگی می باشد. شبیه سازی های عددی موجود در این پایان نامه با استفاده نرم افزار fluent ver 6.3.26 انجام شده است. در این پایان نامه سعی شده است که در ابتدا با مدلسازی چند حوضچه ته نشینی ساده با هندسه های مختلف و مقایسه نتایج پروفیل های سرعت و آشفتگی با نتایج آزمایشگاهی محققین گذشته، از رفتار جریان درون حوضچه های ته نشینی شناخت کافی حاصل شود. در این میان کلیه شبیه سازی ها در هر دو حالت دوبعدی و سه بعدی انجام شده اند و نتایج این شبیه سازی های دوبعدی و سه بعدی برای بررسی لزوم مدلسازی سه بعدی با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج مدل سازی سه بعدی باعث کاهش خطای ایجاد شده در مدل دوبعدی شده و جزئیات هیدرولیکی سیستم، مثل حجم نواحی چرخشی و چرخش ایجاد شده در گوشه ها را به خوبی نمایش می دهد. سپس با تغییر جایگاه ورودی حوضچه که نقش مهمی در رفتار جریان موجود در حوضچه ایفا می کند و همچنین با قرار دادن دیواره های هدایت کننده جریان با شرایط مختلف در مقابل ورودی، اثرات بخش ورودی حوضچه بر روی هیدرودینامیک جریان، به صورت دوبعدی و سه بعدی بررسی شده است. در انتها با شبیه سازی یک مدل سه بعدی و تغییرات هندسه ورودی در عرض حوضچه، که در مدل دوبعدی امکان پذیر نمی باشد، اهمیت مدلسازی سه بعدی و چگونگی رفتار جریان در مدل جدید شبیه سازی شده نیز بررسی شده است. این مدل اصلاح شده که دارای بازشو در دیواره هدایت کننده جریان بوده و دارای تغییراتی در شرایط ورودی حوضچه بوده است، از حجم نواحی چرخشی ایجاد شده در حوضچه کاسته و باعث افزایش حجم موثر حوضچه می شود که در نتیجه شرایط مساعدتری برای ته نشینی ذرات ایجاد خواهد شد.