بررسی مشخصه های جریان در سرریز کرامپ با مدل فیزیکی و cfd
Abstract
روش متداول برای بررسی جریان از روی سرریزها ساخت مدل فیزیکی آنها با مقیاس کوچک می باشد. استفاده از مدل های کامپیوتری برای تحلیل جریان آب در سازه های هیدرولیکی با پیشرفت روش های عددی و ابداع کامپیوترهای پرقدرت به مرور زمان فراگیر شده است. سرریز کرامپ جزو سرریز های لبه کوتاه است و برای اندازه گیری دبی جریان در کانال ها به کار برده می شود. مزیت عمده سرریز کرامپ امکان عبور رسوب از روی تاج سرریز می باشد. در تحقیق حاضر مدل فیزیکی سرریز کرامپ در کانالی به طول 10 متر، عرض 25 سانتی متر و ارتفاع 50 سانتی متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تبریز مورد بررسی قرار گرفت. سرریزهای مذکور با شیب پائین دست و بالادست (1:2و1:2)، (1:5و1:2) و (2:9و2:3) و ارتفاع 15، 16 و 17 سانتی متر ساخته شد. با استفاده از داده های مدل فیزیکی، اثر ارتفاع و شیب پائین دست سرریز روی ضریب دبی و همچنین اثر شیب پائین دست سرریز روی حد استغراق بررسی شد. همچنین به ازای دبی های مختلف، پروفیل های سطح آب، سرعت و فشارهای هیدرواستاتیک بر روی سرریز کرامپ اندازه گیری شد. سپس جریان در سرریز کرامپ با مدل cfd از طریق حل معادلات پیوستگی و مومنتم و با استفاده از مدل های آشفتگی، روش های جریان دوفازی، روش حل عددی حجم محدود و الگوریتم حل همزمان سرعت – فشار شبیه سازی گردید. نتایج بدست آمده برای مشخصه های جریان در مدل cfd با مقادیر اندازه گیری شده در مدل فیزیکی سرریز کرامپ مقایسه شد. مطابق نتایج بدست آمده با افزایش ارتفاع سرریز ضریب دبی کاهش و با افزایش شیب پائین دست سرریز ضریب دبی افزایش می یابد. همچنین با افزایش دبی و افزایش شیب پائین دست سرریز نسبت استغراق کاهش می یابد. با مقایسه نتایج فیزیکی و عددی، مدل تلاطمی با الگوریتم حل هم زمان فشار – سرعت simple بهترین جواب را در شبیه سازی عمق جریان داشت. همچنین نتایج مدل k-? standard با الگوریتم حل هم زمان فشار – سرعت simple بهترین تطابق را در شبیه سازی مقادیر سرعت و sst k-omega با الگوریتم حل هم زمان فشار – سرعت simplec بهترین تطابق را در شبیه سازی مقادیر فشار هیدرواستاتیک بر روی سرریز کرامپ نشان دادند.