مطالعه موردی بررسی عددی شکل‌گیری کاویتاسیون در سرریز نیلوفری با استفاده از نرم‌افزار Flow3D

در سرریزهای نیلوفری در محل ورودی سرریز و محل اتصال ورودی قیفی­شکل و شفت قائم و همچنین در محدوده زانویی، پیش­بینی می­شود که امکان وقوع کاویتاسیون وجود داشته باشد. این موضوع باعث شده است سرریزهای نیلوفری به عنوان یکی از مستعدترین سرریزها برای شکل­­گیری کاویتاسیون شناخته شوند. در این تحقیق با استفاده از شبیه­سازی عددی این موضوع بررسی شده است. برای مدل­سازی عددی از نرم­افزار Flow3D استفاده شده و برای معتبرسازی، نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده، که تطابق مطلوبی را بین نتایج مدل عددی و آزمایشگاهی نشان می­دهد. در این شبیه­سازی، پارامترهای سرعت و فشار برای دبی­های مختلف وهمچنین امکان­پذیری وقوع کاویتاسیون با محاسبه شاخص کاویتاسیون بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان می­دهند در محدوده ورودی سرریز، بدلیل جدایش جریان حاصل از تغییر شیب مماس به سطح هندسه، فشار منفی ایجاد شده و در دبی­های قبل از استغراق، کاویتاسیون وجود خواهد داشت و در رژیم جریان مستغرق بدلیل کاهش سرعت، امکان وقوع کاویتاسیون وجود ندارد. شفت قائم، در حالت رژیم جریان آزاد، همانند سرریز شوت عمل کرده و بدلیل کمتر بودن اصطکاک، سرعت زیاد بوده و امکان وقوع کاویتاسیون وجود خواهد داشت. ولی در حالت استغراق بدلیل وجود جریان آرام­تر، کاویتاسیون مشاهده نمی­گردد. در محدوده زانویی بدلیل انقباض جریان در ابتدا و انتهای زانویی، کاویتاسیون محتمل می­باشد، اما در بقیه نقاط، شاخص کاویتاسیون از محدوده بحرانی فاصله دارد.