شبیه سازی جریان دو فازی در تونل تخلیه کننده تحتانی سد با استفاده از نرم افزار ansys cfx

تخلیه کننده های تحتانی در سد ها به منظور تخلیه مخزن، کنترل آبگیری اولیه مخزن، تأمین نیاز های آبی پایین دست و تخلیه سیلاب حین ساخت سد به کار می روند. جریان در تونل تخلیه کننده تحتانی توسط دریچه به دو جریان تحت فشار و جریان سطح آزاد تقسیم می شود. با باز شدن دریچه یک تخلیه کننده، جریانی با سرعت زیاد از زیر دریچه به پایین دست تونل منتقل می شود. بنابراین به منظور جلوگیری از فشار های منفی و پدیده کاویتاسیون، مجرای هوا بلافاصله بعد از دریچه نصب می شود. هدف اصلی از این تحقیق شبیه سازی جریان هیدرولیکی مجرای اصلی تخلیه کننده تحتانی سد رودبار لرستان و در نتیجه تعیین مقادیر فشار منفی، اندیس کاویتاسیون در مجرا و بررسی تشکیل امواج دم خروسی در تونل تخلیه کننده سد مذکور می باشد. به منظور مش بندی هندسه از نرم افزار gambit استفاده شده است. همچنین برای مدل سازی جریان آشفته از مدل آشفتگی k-? و مدل سازی جریان چند فازی از مدل های حجم سیال و اختلاط استفاده شده است. مقادیر پارامتر های مختلف جریان به ازای بازشدگی های مختلف دریچه 20 و 60 و 100 درصد با استفاده از مدل عددی به دست آمده است. نتایج حاصل از مقایسه مدل عددی و مدل فیزیکی در بازشدگی 100 درصد دریچه، مبین قابلیت بالای مدل عددی در پیش بینی شکل جریان، تعیین نقاط بحرانی، بدست آوردن پارامترهای مورد نیاز جریان و تحلیل جریان در مجاری تخلیه کننده تحتانی می باشد. علاوه بر این، نتایج نشان می دهد که مدل عددی می تواند شکل جریان باله ای روی جداره مجرا، طول جت پس از پله اول و دوم و دبی جریان را با دقت بالایی در مقایسه با مدل فیزیکی پیش بینی نماید. همچنین میزان هوادهی لازم، و نیز دبی هوای ورودی به تونل محاسبه و مورد مقایسه قرار گرفته است. با بررسی اندیس کاویتاسیون مشخص شد پایین دست دریچه در فاصله پله اول و دوم امکان رخداد کاویتاسیون وجود دارد؛ لذا بایستی از پوشش فولادی مناسب جهت حفاظت سطوح استفاده گردد.