بررسی عددی کاویتاسیون روی تاج سرریز با نرم افزار ansys و بروش cfx

همانطور که مخازن سدها به طور مداوم رو به رشد می باشند، نیاز به سرریزها نیز رو به افزایش است. بزرگترین مشکلی که این سازه ها را تهدید می کند، احتمال وقوع کاویتاسیون در نواحی است که جریان آب دارای سرعت زیادی می باشد. تا به حال خسارات شدید کاویتاسیون در سرریز های بزرگ در سراسر دنیا کشف گردیده است که شامل روسیه، پاکستان، ونزوئلا و به خصوص ایران است. در رابطه با کاویتاسیون در سازه های هیدرولیکی تحقیقات بی شماری انجام گرفته به طوری که شماری از این تحقیقات بر روی مدل ها و نمونه های اصلی به کار گرفته شده است.در سال های اخیر به دلیل ابداع روش های پیشرفته و دقیق حل عددی معادلات و بوجود آمدن رایانه های قدرتمند برای انجام محاسبات، می توان در طراحی سازه های پیچیده هیدرولیکی از روش های عددی بهره جست. در این تحقیق به کمک نرم افزار تجاری ansys cfx به بررسی پدیده کاویتاسیون روی تاج سرریز اوجی پرداخته شده است. فرایند مدلسازی در دو مرحله انجام گردید، در گام اول، مدل سازی با هدف بدست آوردن نتایج آزمایشگاهی و عددی مشابه و اطمینان از مدل سازی و عملکرد نرم افزار صورت گرفت. نتایج این مرحله نشان داد که مدل ساخته شده با نرم افزار ansys cfx با نتایج حاصل از مدل آزمایشگاهی و نتایج حاصل از مدل flow 3d انطباق مناسبی دارد. در گام دوم نیز مدلسازی کاویتاسیون و تاج سرریز در بازشدگی ها و هدهای مختلف صورت پذیرفت. نتایج این مرحله نیز نشان داد در حالتی که مقادیر هدهای روی سرریز در محدوده منطقی (هد طراحی سد) هستند کاویتاسیون رخ نداده اما با افزایش هد در نقاط مختلف سرریز کاویتاسیون اتفاق می افتد. همچنین لازم به ذکر است برنامه ansys cfx می تواند ابزاری مناسب برای مدل سازی جریان بر روی سرریز باشد که نتایج حاصل از این تحقیق نیز موید آن می باشد. با توجه به این پیش بینی ها نتایج همخوانی مناسبی داشته و می توان از داده های مدل مذکور در کنار نتایج آزمایشگاهی، جهت بررسی جریان بر سازه سرریز و تحلیل و طراحی آن و کنترل آسیب کاویتاسیون بهره برد.