تجزیه وتحلیل جریان جت مستغرق تکامل نیافته با استفاده از مدلهای ریاضی جریان اغتشاشی جهت استهلاک انرژی درسرریزهای چلکانی

جریان خروجی از بسیاری از سازه های هیدرولیکی نظیر سرریز سدها بصورت جت می باشد که معمولا سرعت آنها بقدری زیاد است که در صورت عدم مقاومت بستر، حفره بزرگی در پایین دست سازه ایجاد می گردد و رفته رفته ممکن است تخریب های بعدی و تغییر در برایند نیروهای وارد بر سازه موجب سرنگونی آن گردد. از کاربردهای جت های مستغرق، اتلاف انرژی بوده که جت را با سرعت زیاد در سیال هم فاز پذیرنده پخش می نمایند. این موضوع باعث کاهش توان جت می شود. اختلاف سرعت بین فلاکس جت و سیال پیرامون باعث آشفتگی در جریان گشته بطوری که انرژی سیال جت مستهلک می شود. ترمیم خسارات ناشی از پدیده آبشستگی و فرسایش در پایین دست سازه های هیدرولیکی باعث صرف هزینه و زمان بسیار زیاد می شود و از این رو، استفاده از جت های مستغرق در پایین دست سازه ها می تواند باعث ایجاد حاشیه اطمینان طراحی و کاهش هزینه های آن و همچنین کاهش هزینه های نگهداری و استفاده بهینه در مواقع بحرانی شود. هدف از این مطالعه شبیه سازی عددی جت مستغرق و جداشدگی جریان در پای پله بعلت گرادیان فشار معکوس ایجاد شده در یک مقطع مربعی بسته در یک انبساط ناگهانی با استفاده از نرم افزار فلوئنت می باشد. در این نرم افزار از روش حجم(finite volume) برای حل معادلات میانگین رینولدزی ناویراستوکس(rans) استفاده می-کنند. ابتدا جهت اطمینان از صحت مدل، پروفیل سرعت در یک انبساط ناگهانی با استفاده از مدل های مختلف آشفتگی با نتایج آزمایشگاهی ایتون و جانسون مورد مقایسه قرار گرفته است و بر مبنای نتایج بدست آمده ناشی از این مدل سازی مشاهده شده است که در تحلیل دو بعدی مدل آشفتگی (rng)k-? بهترین مدل در شبیه سازی جریان می باشد. بعد از صحت سنجی کار، جریان جت بعنوان یک جریان ثانویه در پای پله را تزریق و با استفاده از مدل آشفتگی (rng)k-? جت مستغرق روی پله را شبیه-سازی کرده و اثر جت مستغرق و پدیده جداشدگی جریان بر فیزیک جریان تشریح شده است سپس با استفاده از تحلیل ابعادی عوامل موثر بر طول جداشدگی را بررسی و برای این منظور نمودار نسبت طول جداشدگی به ارتفاع ورودی مقطع بسته در برابر عدد رینولدز و ضریب فشار نسبت به طول جداشدگی برای نسبت های مختلف بازشدگی ترسیم شده است. نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی دیگران مقایسه شده است، نتایج نشان دهنده اختلاف قابل قبولی بین اعداد بدست آمده از روش عددی و روش آزمایشگاهی می باشد. واژه های کلیدی: جت مستغرق، مدل های آشفتگی ، جداشدگی جریان، انبساط ناگهانی، فلوئنت، مدل آشفتگی(rng)k-?