مقایسه مدل‌های آشفتگی در شبیه‌سازی پرش هیدرولیکی در مقاطع مستطیلی واگرا با استفاده از نرم‌افزار Fluent

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

• فرزانه صاحبی وایقان
• داوود فرسادی زاده ¹
• مهدی اسمعیلی ورکی
• اکرم عباسپور
• علی حسین زاده دلیر ²

¹ دانشگاه تبریز- گروه آبیاری

² دانشگاه تبریز

https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.22236

چکیده

یکی از سازه‌های متداول جهت استهلاک انرژی جریان‌های پر سرعت، حوضچه‌ آرامش می‌باشد که از میان هندسه‌های مختلف قابل استفاده، حوضچه‌های آرامش واگرا با مقطع مستطیلی دارای عملکرد هیدرولیکی مناسب‌تر و هزینه ساخت کمتر می‌باشند. در این تحقیق قابلیت مدل‌سازی عددی پرش هیدرولیکی واگرا در حوضچه مستطیلی به صورت سه‌بعدی و با بکارگیری مدل‌های آشفتگی استاندارد و RNG، با استفاده از نرم‌افزار Fluent مورد بررسی قرار گرفت. سطح آزاد جریان با مدل جزء حجم سیال (VOF) تعیین شد. مقایسه‌ انجام شده بین خروجی مدل عددی با داده‌های مدل آزمایشگاهی در زوایای واگرایی 5 و 10 درجه نشان داد که مدل استاندارد مقادیر پروفیل‌های سطح آب، طول پرش و مقادیر حداکثر سرعت در عمق را با دقت بهتری نسبت به مدل آشفتگی RNG شبیه‌سازی می‌نماید. این مدل کارایی حوضچه‌های واگرا را در کاهش طول پرش نسبت به حوضچه‌های کلاسیک بهتر نشان می‌دهد. لذا در حوضچه‌های واگرا استفاده از این مدل جهت شبیه‌سازی پرش هیدرولیکی توصیه می‌شود. نتایج مربوط به پروفیل سطح آب حاکی از آن است که خطای نسبی متوسط مقادیر عمق آب بدست آمده از مدل عددی و مقادیر اندازه‌گیری شده تقریبا 7 درصد می‌باشد. پروفیل‌های سرعت نیز تطابق خوبی با داده‌های اندازه‌گیری شده داشتند. همچنین مدل عددی گرداب‌‌های ایجاد شده در نتیجه واگرایی دیوار‌ها را به خوبی بررسی‌های تجربی نشان داده است. این گرداب‌ها در اعداد فرود بالا در یک سمت دیواره تشکیل شده و در اعداد فرود پایین‌تر در دو طرف دیواره‌های واگرا ایجاد می‌شوند و شدت تشکیل این گرداب‌ها با افزایش زاویه واگرایی دیوار‌ها بیشتر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

• پرش هیدرولیکی واگرا
• مدل‌های آشفتگی
• مدل جزء حجم سیال (VOF)
• Fluent
• گرداب

20.1001.1.20084757.1392.27.1.24.3

عنوان مقاله [English]

A Comparison of using Turbulence Models in Simulating Hydraulic Jump in Diverging Rectangular Sections with Fluent Software

نویسندگان [English]

• F. Sahebi Vayghan
• Davoud Farsadi ¹
• M. Esmaeili Varaki
• A. Abbaspour
• Ali hosseinzadeh ²

¹

²

چکیده [English]

Stilling basins are one of the most common structures for energy dissipation of flow with high velocity and among different sections and types of these basins, diverging basins have better performance and lower constructional costs. In this research, the feasibility of 3D numerical simulation of diverging hydraulic jump in rectangular basins was investigated using standard and RNG turbulence models using Fluent software. The free surface was determined using the VOF method. The outputs of numerical model in comparison with the results of physical model of hydraulic jump in diverging rectangular basins with diverging angels of and showed that the standard turbulence model evaluated the free surface of water, jump length and maximum velocity in defined sections better than RNG turbulence model. this model show that the efficiency of diverging basins in decreasing length of jump is more better than the classic basins. So this model is recommended for simulating hydraulic jump in diverging sections. Results showed that the mean relative error of water surface obtained from numerical model and measured values is about 7 percent. Modeled Velocity profiles were in good agreement with measured data. Also the numerical model showed the vortices that were accrued because of diverging walls as well as experiment investigations. These vortices accrued near the right side of diverging wall in high Froude numbers and in lower values of Froude numbers, accrued in both two sides of walls. The intensity of vortices was increased by increasing the angle of diverging walls.

کلیدواژه‌ها [English]

• Diverging Hydraulic jump
• Turbulence models
• Volume of fluid (VOF) model
• Fluent
• Vortex