مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدل سازی افت جریان در یک زانویی

بررسی افت انرژی در زانویی، به شکل آزمایشگاهی در گذشته انجام گرفته است. محققین عواملی مثل نسبت شعاع انحناء به قطر لوله و همچنین زاویه انحناء را در تعیین افت انرژی در زانوها موثر می دانند. در واقع در آزمایشگاه برای تعیین افت انرژی در هر زانو از فشارسنج در دو طرف زانو استفاده می گردد. با استفاده از اختلاف فشار این دو فشارسنج و با استفاده از رابطه برنولی می توان مقدار افت انرژی را تعیین نمود. در این تحقیق هدف آن است که همین کار توسط مدل سازی عددی صورت گیرد. به این معنی که زانو به شکل عددی مدل سازی می گردد و فشار آب در دو طرف زانو اندازه گیری می شود و در نتیجه مقدار افت انرژی قابل تعیین است. مدل سازی عددی برای زانویی 90 و 45 درجه صورت می پذیرد و نتایج آن با هم مقایسه می گردد. با انجام این تحقیق قدرت مدل سازی عددی برای زانوها مشخص می گردد. واضح است که استفاده از روش های مختلف برای مدل سازی آشفتگی می تواند تاثیر مهمی بر نتایج داشته باشد. بنابراین در گام اول باید بهترین شکل مدل سازی عددی که مناسب زانوها می باشد تعیین گردد. در سال های اخیر استفاده از کدهای برنامه نویسی برای محاسبات دینامیکی سیالات بطور بسیار سریع در حال افزایش می باشد. یکی از نرم افزاهای که برنامه نویسی آن براساس جریان سیال می باشد و می توان برای بررسی پیش بینی جریان سیال از آن استفاده کرد فلوئنت می باشد. با استفاده از این نرم افزار می توان انواع جریانات آشفته را مدل سازی کرد. یکی از کاربردهای چنین نرم افزارهای صرفه جوی در وقت و هزینه های آزمایشگاهی می باشد. بدین ترتیب که با انجام آزمایشات و صرف هزینه ها و وقت نتایج آن آزمایشات را می توان مشاهده کرد. حال اگر با استفاده از نرم افزارهای مانند فلوئنت همان آزمایش را مدل سازی کنیم و نتایج مشابهی را بدست آوریم دیگر نیازی به انجام آزمایش مشابه و صرف هزینه و وقت بسیار زیاد نسبت به مدل سازی با استفاده از چنین نرم افزارهای نیست. با توجه به درک اهمیت بسیار زیاد جریان سیال، در این تحقیق سعی شده تا حدودی با معادلات حاکم و روش های استفاده شده برای شبیه سازی جریانات آشفته آشنا شویم. پس از انجام مدل سازی و استفاده از انواع مدل های آشفتگی برای زانویی 45 و 90 درجه، برای اعداد رینولدز مختلف با استفاده از نرم افزار فلوئنت و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، مدل سازی با نرم افزار فلوئنت تطابق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد و بهترین مدل آشفتگی، مدل تنش رینولدز امگا می باشد.